Для того чтобы квалифицированно ответить на этот вопрос — и тем самым положить начало практическому решению проблемы, — Крафт и Элворт проанализировали статистику несчастных случаев во время ночных посадок. И им удалось найти ключ к разгадке: по большей части это случается в аэропортах, расположенных несколько ниже по сравнению с близлежащими городами. Примером может служить аэропорт, расположенный на берегу большого озера. Самолет заходит на посадку над водой и приземляется в аэропорту, который лишь немного выше ее уровня. Уровень же, на котором расположен город, постепенно поднимается за аэродромом.
Исследователи выдвинули такую экспериментальную гипотезу. Способ визуальной ориентации, которым пользуется пилот при посадке, позволяет ему вести самолет по нужной траектории только тогда, когда город и аэропорт расположены на одном уровне. Если же город расположен выше, то фактическая траектория посадки оказывается слишком низкой.
Такую гипотезу можно проверить экспериментально. Для этого пилоту нужно сажать самолет в двух разных аэропортах: один из них должен быть расположен на одном уровне с городом, а другой—немного ниже. Однако такой эксперимент, дублирующий реальный мир, не будет удовлетворительной проверкой гипотезы. Основная причина этого — слишком большое количество факторов, не связанных с наклоном земной поверхности, которые трудно устранить. Две реальные ситуации могут различаться по расположению наземных огней, условиям видимости, силе воздушного потока и т. п. Кроме того, подобный эксперимент опасен для пилота. Не исключено поэтому, что в целях собственной безопасности пилот не ограничится только зрительным наблюдением, а будет ориентироваться и по показаниям приборов. Это же, в свою очередь, также понизит надежность результатов эксперимента. Ведь исследователи хотят узнать, как будет совершать посадку пилот, пользуясь только визуальной информацией — наземными огнями, которые расположены либо на горизонтальной поверхности, либо идущей в гору.
Таким образом, эксперимент, дублирующий реальный мир, в данном случае неприменим. Необходим эксперимент, который бы “улучшал” этот мир (разумеется, в исследовательских целях). Особая экспериментальная ситуация позволила бы исследователю достичь единообразия в расположении наземных огней, условиях видимости и силе воздушного потока, а также устранить возможность использования высотомера, не подвергая пилота опасности. Именно такой эксперимент провели Крафт и Элворт. Это первый из трех экспериментов, которые мы опишем в настоящей главе. В каждом из них та реальная ситуация, на которую распространяются экспериментальные результаты, определенным образом “улучшается”.
Такие эксперименты можно назвать искусственными. Они проводятся в том случае, когда простое воспроизведение реальной ситуации не позволяет сделать эксперимент внутренне валидным. Однако возникает вопрос: можно ли применять результаты такого эксперимента к реальности? Какие гарантии имелись у Крафта и Элворта, чтобы считать свои лабораторные наблюдения полностью соответствующими реальным событиям во время посадки самолета в аэропорту? Таким образом, на первый план выступает проблема внешней валидности. В первых экспериментах, обсуждаемых в нашей книге, она почти не затрагивалась, поскольку те эксперименты просто дублировали реальный мир. Теперь, когда для достижения высокой внутренней валидности эксперимента реальность нужно улучшить, оказывается под сомнением его внешняя валидность. В одном мы выигрываем, в другом—теряем.
Пока вы вряд ли имеете возможность проводить эксперименты, в которых улучшается реальный мир. Но, изучая их, вы познакомитесь с новыми проблемами, которые не возникают в экспериментах первого типа, и научитесь планировать искусственные эксперименты, обладающие внешней валидностью.
Вопросы, на которые вы должны суметь ответить, прочитав эту главу:
- При каких обстоятельствах возникает необходимость в эксперименте, который улучшает, а не дублирует реальный мир?
- Как можно повысить внутреннюю валидность, сделав выбор в пользу эксперимента, улучшающего реальный мир?
- Каковы проблемы репрезентативности по отношению к внешней валидности?
- В какой мере нужно воспроизводить реальность в искусственном эксперименте?
Эксперимент 1: НОЧНЫЕ ПОСАДКИ САМОЛЕТОВ ПОД ВИЗУАЛЬНЫМ КОНТРОЛЕМ
Экспериментальная гипотеза
Чтобы понять основания экспериментальной гипотезы, выдвинутой Крафтом и Элвортом, нам нужно разобраться, каким образом пилот заходит на посадку в ночных условиях, руководствуясь зрительным восприятием наземных огней.
Сама посадка состоит в следующем. Сначала пилот должен довольно круто снизиться, а затем продолжать снижаться постепенно, уменьшая угол приземления до тех пор, пока самолет не окажется летящим параллельно земле (над взлетно-посадочной полосой). Всего этого можно достичь в том случае, если самолет будет снижаться по окружности большого радиуса, т. е. находясь как бы на конце маятника, подвешенного высоко в небе. Именно такую посадочную траекторию вы видите на рис. 3.1. Изображенный ее отрезок начинается примерно за 10 миль до аэропорта (немногим более 50000 футов), когда самолет находится на высоте 5000 футов.
Каким же образом пилот может придерживаться этой траектории, пользуясь наличной визуальной информацией? Среди огней близлежащего города он выбирает и фиксирует взглядом пару световых точек, расположенных вдоль линии полета. Одна точка находится довольно близко, другая — далеко. В поле зрения пилота дальняя точка будет выше ближней. Чтобы убедиться в этом, переведите взгляд с предмета, лежащего у ваших ног, на какой-нибудь дальний предмет. Заметьте, что для этого вам придется немного приподнять голову. Если во время посадки летчик будет видеть, что расстояние между ближней и дальней световыми точками по вертикали примерно одно и то же, то самолет будет следовать по указанной траектории. Этот прием называют “зрительным полетом”.
Все это можно изложить иначе. Пилот совершает посадку таким образом, что угол его зрения между двумя точками остается постоянным. Для определения этого угла нужно провести прямые линии от ближней и дальней точек до глаза летчика. Угол между двумя полученными отрезками и будет углом зрения. Если в поле зрения пилота расстояние между двумя точками по вертикали остается неизменным, то угол зрения тоже будет одним и тем же по всей траектории посадки.
В верхней части рис. 3.1, представляющей посадку над горизонтальной территорией, показано, что когда летчик летит по требуемой траектории, угол зрения действительно не изменяется. Небольшой угол, видимый из начального положения 1 и показанный в (а),—это тот же самый угол, что показан в (б), из положения 2, просто он несколько дальше по траектории. Из этих двух точек, так же как и из всех других точек траектории, расстояние между ближней и дальней световыми точками в поле зрения летчика будет выглядеть одинаковым.
Однако этот прием гарантирует нормальное приземление только в том случае, если выбранные световые точки расположены на горизонтальной поверхности. В нижней части рис. 3.1 изображена посадочная траектория, когда пилот ориентируется по наземным огням города, который расположен немного выше по сравнению с аэропортом. Угол зрения между ближней и дальней точками, показанный в (а) из положения 1 траектории, является здесь тем же самым, что и для посадки на горизонтальную территорию. Не изменяется он и в положении 2, как показано в (б). Однако это положение уже гораздо ближе к земле. Если летчик будет продолжать пользоваться приемом “зрительного полета”, то самолет потерпит аварию, не достигнув аэропорта. Летчик окажется жертвой оптической иллюзии. Он всегда воспринимает оба наземных огня как лежащие на горизонтальной плоскости. Пунктирная линия в нижней части рис. 3.1 — вот как представляет себе летчик ту территорию, над которой совершает, посадку. Легко убедиться, что она значительно ниже реального уровня земли.
На бумаге данная гипотеза выглядит довольно убедительно. Посмотрим теперь, каким образом Крафт и Элворт проверили ее на практике.
Эксперимент
Тренажер. Для проведения эксперимента Крафт и Элворт использовали специальное устройство — тренажер. Это устройство имитирует кабину самолета, оборудованную всем необходимым. В кабине расположены кресла для первого и второго пилотов, все ручки и рычаги для обычного управления самолетом, панель с набором шкал и индикаторов, а также—на ветровом стекле—вид города и аэропорта. Когда пилот “ведет” тренажер, изменения в предъявляемом ему зрительном обзоре точно такие же, какие он мог бы наблюдать в реальном полете. В принципе пилот может совершать посадку, пользуясь либо только зрительными наблюдениями за землей, либо только шкалами, либо тем и другим вместе. В обсуждаемом эксперименте пилоту предъявлялась визуальная информация, а шкала, показывающая высоту полета, высотомер, ему не давалась. На рис. (фото) 3.2 (а) показан экипаж, который управляет тренажером, наблюдая за наземными огнями. На. рис. 3.2 (б) изображен вид сверху на аэропорт и город. В эксперименте это изображение было еще более реалистичным — множество цветных сверкающих огней. Как вы наверное догадались, устройство такого тренажера довольно сложно и включает в себя компьютер. В дополнение к уже описанным функциям тренажер позволяет осуществлять запись управляющих движений пилота, а также все изменения в показаниях шкальных приборов. В исследовательских целях проводилась также постоянная запись показаний высотомера, который от пилота был скрыт.
Методика
Задача.Пилоту нужно посадить самолет в “аэропорту”, двигаясь по правильной траектории, в условиях, показанных на рис. 3.2. “Город” предъявляется ему либо как расположенный на одной плоскости, либо приподнятый по сравнению с аэропортом под углом 3°. (Это такой же подъем, какой был показан в нижней части рис. 3.1.)
(а)
(б)Рис. 3.2 Тренажер (а) и наземные огни,предъявляемые пилотам на ветровом стекле (б) (К. Л. Крафт и Ч. Л. Элворт, 1969)
Конкретный способ выполнения этой задачи пилот выбирал сам, но должен был стараться лететь со скоростью 180 миль в час на высоте 5000 футов за 10 миль до аэропорта и со скоростью 120 миль в час—на высоте 1250 футов за 4,5 мили от него. (На рис. 3.1 эти положения траектории полета обозначены цифрами I и II.) Напоминаем, что пилот пользовался только зрительной информацией, предъявляемой через ветровое стекло; высотомера у него не было, и он не мог точно определить, как высоко находится над землей.
Помимо объективной регистрации “истинной” высоты полета эта высота периодически оценивалась самим пилотом. Оценки записывались на магнитофон. Чтобы приблизить ситуацию эксперимента к условиям реального полета, пилота просили также определять местоположение еще одного самолета, находящегося в поле его зрения, и периодически сообщать о нем “на землю”.
Рис. 3.3. Средние траектории полета при посадке по данным 12 пилотов на тренажере. Ось абсцисс — расстояние до места посадки (в милях). Ось ординат — высота “полета” (в тысячах футов). Сплошная линия — горизонтальная территория, пунктирная— наклонная территория. Верхние границы вертикальных столбиков соответствуют средним субъективным оценкам высоты полета. Числами отмечены величины угла зрения пилота между ближней и дальней световыми точками; справа — высота полета и угол зрения в конечных точках траекторий
Процедура. С каждым участником эксперимента было проведено десять проб. Помимо основной независимой переменной в различных пробах изменялись некоторые другие факторы: расположение наземных огней, степень освещения, начальная высота полета, его общая, протяженность.
Результаты
На рис. 3.3 изображены средние траектории посадки по данным 12 пилотов, принявших участие в эксперименте. Для более ясного представления полученных различий шкала высоты несколько расширена. Легко убедиться в том, что траектории посадки на горизонтальную поверхность во многом напоминают предсказанную на рис. 3.1 (верхняя часть), когда пилот пользуется приемом “зрительного полета” по двум подходящим световым точкам. Если поверхность поднимается (от аэропорта к городу) на 3°, траектория движения самолета также подобна предсказанной на рис. 3.1 (нижняя часть). Правда, она не такая крутая, и самолет не “разбивается”. На рис. 3.3 приведены субъективные оценки высоты полета. Можно видеть, что даже при посадке на горизонтальную поверхность наблюдается тенденция переоценивать высоту. Пилоту кажется, что самолет летит выше, чем на самом деле. Если город расположен выше аэродрома, это преувеличение становится очень существенным. Заметьте, что за 10 миль до аэропорта пилотам кажется, что они находятся на высоте почти 4000 футов, хотя фактически эта высота составляет менее 2000 футов!
Обсуждение и выводы. Общее предположение подтвердилось: расположен ли город на одном уровне с аэропортом или немного выше, летчик совершает посадку примерно по одной и той же траектории. Подобно другим оптическим иллюзиям, описанный эффект нельзя устранить даже с помощью специальных инструкций. “Пилоты практически всегда воспринимают наземные огни города и аэропорта как лежащие на горизонтальной поверхности, хотя реально они могут находиться на разных уровнях” (с. 4). Поскольку данную иллюзию нельзя преодолеть, летчику не стоит полагаться на “зрительный полет”, а нужно следить за показаниями высотомера.
ПЕРВЫЙ СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ РЕАЛЬНОСТИ: УСТРАНЕНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКОГО СМЕШЕНИЯ
Предположим, что Крафт и Элиорт решили провести свой эксперимент нс па тренажере, а просто дублируя реальный мир. Для того чтобы сравнить ночные посадки самолета в условиях зрительного наблюдения, они прежде всего выбрали бы два аэропорта, различных по относительному подъему находящихся рядом городов. Конечно, они постарались бы, насколько это возможно, добиться постоянства всех дополнительных факторов. Они попытались бы подобрать похожие поверхности, будь то вода или земля, над которыми будут совершать посадку самолеты. Они постарались бы найти города, примерно равные по площади, с похожим расположением огней, уравнять условия видимости и т. п. И в конце концов они, наверное, убедились бы, что найти два аэропорта, полностью подобных по всем указанным параметрам, просто невозможно. И это действительно так. Ведь даже если бы они подобрали два таких аэропорта, все равно в ходе испытаний возникли бы новые различия. Нельзя рассчитывать на то, что количество воздушного транспорта, характер инструкций с контрольной вышки и т. д. всегда будут одними и теми же.
Таким образом, эксперимент, дублирующий реальный мир, очень далек от идеального эксперимента. Даже там, где в обоих аэропортах все побочные переменные в принципе одинаковы, они никогда не будут такими же идентичными, как на тренажере, “улучшающем” реальный мир. Поэтому при проведении эксперимента в реальных аэропортах исследователи не могут быть уверены в том, что различие в траекториях посадки объясняется лишь изменением наклона поверхности.
Побочные факторы могут помещать влиянию основной независимой переменной, могут даже полностью определить найденные различия. Другими словами, эксперимент, который дублирует реальный мир, в данном случае не обладает достаточной внутренней валидностью, поскольку не исключает систематического смешения независимой переменной (угла наклона) с различными побочными факторами.
Теперь мы можем сформулировать одно из оснований для проведения эксперимента, “улучшающего” реальный мир. Он необходим тогда, когда эксперимент, дублирующий реальность, не может достичь высокой внутренней валидности из-за систематического вмешательства побочных переменных. В описанном эксперименте исследователям удалось избежать этого посредством искусственной стабилизации последних.
Сейчас мы обсудим еще два эксперимента, в которых показаны другие преимущества искусственного эксперимента, повышающие его внутреннюю валидность. Эти эксперименты тоже являются убедительными примерами соответствующих способов улучшения. Процесс планирования каждого из них мы опишем более детально, чтобы понять, почему исследователь решил провести именно искусственный эксперимент. В отличие от эксперимента с ночными посадками самолетов они имеют значительно меньшее техническое оснащение и могли бы быть легко проделаны вами.
Эксперимент 2: СПАСАТЕЛЬНЫЙ ПОИСК НА МОРЕ
Когда корабль терпит крушение и подает сигнал бедствия, нужно сделать все возможное для спасения людей — найти их и привезти на берег. Этим занимается специальная служба Береговой Охраны. В зависимости от обстоятельств в спасательных операциях используются небольшие катера, самолеты-амфибии или вертолеты, а иногда и все вместе. Правда, в большинстве случаев для поиска оставшихся в живых после крушения не нужны слишком утонченные средства вроде радара или сонара. Чтобы суметь заметить проблеск чего-то плавающего, сами спасатели должны видеть поверхность воды. А теперь давайте представим себе следующий диалог между членами экипажа Береговой Охраны в Санто Томас, происходящий во время уборки палубы патрульного катера БО-99999.
Хоки: Что ты думаешь дорогая, о приближающихся тренировках?
Дион: Одно слово—рутина. Уже который год мы пользуемся одним и тем же старьем. Я вовсе не уверена, что наши средства вполне подходят для поиска.
Хоки: О чем это ты?
Дион: Да взять хотя бы эти бинокли 7х50. По мне, так лучше смотреть просто так, а их все выкинуть за борт.
Хоки: Ты преувеличиваешь.
Дион: Да ты его надень. Во-первых, через это чудовище моря-то увидишь — всего ничего. Пока хорошо просмотришь хотя бы квадратную милю, пройдет целая вечность. Во-вторых, при бортовой да килевой качке нашего катера, да его непрерывных виляниях одно и то же место удержишь разве что на миг. В-третьих, определить, как далеко находится это место, и не надейся, хоть застрелись — ведь вода то поднимается, то опускается. В-четвертых, достаточно немного в него посмотреть, как глаза у тебя уже лезут на лоб. И наконец, весит он целую тонну.
Хоки: Ха! Вот что бывает, когда слабый пол допускают к мужским занятиям. Ну ладно, а как быть с теми отличными старыми фильмами, где горизонт показывали через два больших смежных круга?
Дион: Береговая Охрана подчиняется транспортному министерству, и поэтому я воздержусь от каких-либо комментариев по этому вопросу. Слушай, а что если нам, вместо того чтобы тянуть лямку в бесконечных тренировках, не надоумить капитана Лауфтона провести специальную проверку: как лучше искать — с биноклями или без них?
Хоки: А помнишь, как жестоко посмеялся капитан над Белделлом, когда тот предложил тренировать для поиска дельфинов?
Дион: Не беспокойся, я сумею его так обработать, что он подумает, будто все это пришло в голову ему самому.
Хоки: Я тебе верю.
Дион: Вот что нам нужно сделать. Во-первых, каждый из нас должен провести поиск с биноклем и без него. Это будет несложно: нам понадобится всего один бинокль. Во-вторых, нам нужно набросать в воду много муляжей, причем потом немного подождать, чтобы никакая случайность не помогла нам их заметить. В-третьих, нам нужны муляжи разной величины, напоминающие по размеру плоты и людей. В-четвертых, мы должны проводить проверку в разное время дня, в разных погодных условиях и при различных расстояниях до муляжей. В-пятых ...
Хоки: И не надоест тебе все это перечислять! Ну хорошо, а из чего будут муляжи?
Дион: Это я сделаю! Плоты будут из старых надувных матрасов, а люди—из кусочков пенопласта.
Хоки (воодушевляясь): Точно, вместо людей — кусочки розового пенопласта.
Дион: И коричневые тоже.
Хоки (сглатывая слюну): А если этих муляжей будет много, как мы определим, что не потеряли их из виду?
Дион: Гм... Их будут опускать с вертолета через определенные промежутки времени. На это время нам будут завязывать глаза. Как только мы заметим какой-нибудь из них, парни на контроле поймают или загарпунят его. А потом посмотрим, кто из нас работал лучше.
Хоки: А что будет с катером?
Дион: Он будет двигаться по замкнутому кругу или по квадрату—это все равно. Важно только, чтобы рулевой не слишком удалялся от цели. А кто-нибудь на борту будет следить за спуском муляжа и затем отмечать его местонахождение приблизительно каждые полминуты. При обнаружении муляжа каждый из нас также должен отметить место, где он находится, и время.
Хоки: Ты говорила так долго и так быстро—как же мы все это запомним?
Дион: Запомним? Зачем запоминать?! Ведь любой проныра-инспектор захочет знать, почему мы отклонились от инструкции и имели ли право проводить свою проверку. Для этого весь экспериментальный материал мы изложим в особом вахтенном журнале. Я напишу оглавление, затем план эксперимента, потом проставлю страницы протокола—нам, кстати, нужно два журнала, чтобы ты тоже мог вести наблюдения—и все будет как полагается, вплоть до резюме.
Хоки: О, боже!
Но здесь мы прекратим этот маловероятный диалог и проанализируем план эксперимента.
Таблица 3.1
Схема эксперимента: поиск в спасательных операциях на море (приведены четыре серии из восьми)
Условия:
Сравнивается успешность поиска с биноклем 7х50 и без него. Опыты будут проводиться в течение четырех дней в октябре 1977 года, по возможности — двух солнечных и двух ненастных. Условия наблюдения (2). Через бинокль 7х50 и невооруженным глазом. Испытуемый 1 (с биноклем, первая половина эксперимента).
Испытуемый 2 (с биноклем, вторая половина).
2. Погодные условия (2). Солнечно и ненастно.
3. Время дня (2). День (11.00—13.00) и вечер (16.00—18.00).
4. Размер муляжа (2). Большой и малый.
5. Расстояние до муляжа (3). 0,5; 1 и 4 мили.
| Серия А (день, солнечно) | Серия В (день, ненастно) |
1. Малый муляж — 1 миля | 1. Малый муляж — 4 мили |
2. Большой муляж — 4 мили | 2. Большой муляж — 0,5 мили |
3. Большой муляж — 4 мили | 3. Большой муляж — 1 миля |
4. Большой муляж— 1 миля | 4. Малый муляж— 1 миля |
5. Малый муляж—0,5 мили | 5. Малый муляж — 4 мили |
6. Малый муляж — 0,5 мили | 6. Большой муляж — 0,5 мили |
| Серия Б (вечер, солнечно) | Серия Г (вечер, ненастно) |
1. Большой муляж — 1 миля | 1. Большой муляж — 1 миля |
2. Малый муляж—1 миля | 2. Большой муляж — 4 мили |
3. Малый муляж — 0,5 мили | 3. Большой муляж — 1 миля |
4. Большой муляж — 0,5 мили | 4. Малый муляж—0,5 мили |
5. Большой муляж — 4 мили | 5. Малый муляж — 4 мили |
6. Малый муляж — 4 мили | 6. Малый муляж — 0,5 мили |
План эксперимента
Поскольку сама идея и детали эксперимента уже указаны, в табл. 3.1 приведена лишь его формальная схема.
Сначала было намерение использовать четыре разных типа муляжей, опускать их по четырем секторам внутри траектории движения катера, проводить поиск в разное время, ну и, конечно, с помощью двух разных методов наблюдения. Но при подсчете оказалось: для того чтобы предъявить каждую из возможных комбинаций всех этих условий хотя бы по разу, потребовалось бы 192 опыта! Первоначальные планы экспериментов почти всегда бывают излишне грандиозны. Капитан Лауфтон признал этот план неосуществимым и сократил его. Точное местоположение спускаемого муляжа было признано несущественным — лишь бы он попадал внутрь траектории движения катера, по его правому борту. Начинающие экспериментаторы решили также обойтись только двумя типами муляжей и двумя разными погодными условиями.
Но даже при всех этих ограничениях пришлось опускать муляжи 48 раз. Было проведено восемь экспериментальных серий: в середине дня (высокое солнце) и в поздний полдень (низкое солнце) соответственно. В первые четыре серии (А—Г) биноклем пользовался Хоки, а Дион наблюдала невооруженным глазом, в последующие четыре (Д—3) — наоборот. В каждой серии испытуемым предъявлялось шесть муляжей разной величины.
Анализ результатовВсе экспериментальные данные содержатся в лабораторном дневнике. Результаты Хоки показаны в табл. 3.2. В самой верхней строчке таблицы сравнивается результативность работы Хоки с биноклем и без него при предъявлении больших муляжей на расстоянии 0,5 мили в солнечную погоду в середине дня. При использовании бинокля цель была обнаружена за 3 минуты, а без него — за 2,5. Эти, а также общие результаты в нижней части таблицы показывают, что наблюдение невооруженным глазом часто оказывалось более эффективным. На самом деле, в 15 случаях муляж был быстрее обнаружен невооруженным глазом и только в 4 — с биноклем. Благоприятствовали поиску с биноклем только такие факторы, как солнечная погода и большие расстояния.
Прим. к табл. 3,2:
а) с точностью до 0,5 минуты;
б) наблюдение за посторонним предметом (вероятно, акулой) 2,5 минуты:
в) отметка “—” означает, что муляж не был обнаружен в течение 15 минут;
г) невозможность поиска вследствие морской болезни.
Можно отметить некоторые детали. Как и следовало ожидать, в солнечную погоду поиск в целом проходил успешнее, чем в ненастную. Небольшое различие в результатах в пользу поиска во второй половине дня объясняется, вероятно, наличием ярких бликов при низком солнце.
Анализ результатов Дион также свидетельствует о преимуществе наблюдения невооруженным глазам, хотя различие оказалось не столь высоким: 14 и 8. Дион не смогла обнаружить только два муляжа. Стоит заметить, что хотя для проведения эксперимента хватило бы и одного испытуемого, было очень полезно привлечь двух. Факт меньшего различия между двумя условиями наблюдения по результатам Дион (по сравнению с результатами Хоки) говорит о том, что здесь во второй половине эксперимента работа шла лучше, либо легче было обнаруживать муляжи, либо испытуемый был более опытен. А если бы в опытах участвовал только Хоки, мы и не подозревали бы о возможности подобных объяснений различия результатов. Следовательно, хотя результаты исследования в целом и не распространяются на других люден, результаты одного испытуемого являются своего рода контролем для результатов другого.
Краткое изложение эксперимента
Сравнивались две стратегии поиска: с использованием бинокля 7x50 и без него (наблюдение невооруженным глазом). Эффективность этих стратегий оценивалась не во время обычных поисковых операций, а в специальной искусственной ситуации, где испытуемым в различных условиях предъявляли большое количество муляжей. Эксперимент проводился в течение четырех дней, по две серии в день при соответствующих погодных условиях. В нем приняли участие двое испытуемых. При наблюдении невооруженным глазом каждый из испытуемых справлялся с заданием лучше, чем при использовании бинокля. Результаты одного испытуемого служат контролем для результатов другого, и это позволяет утверждать, что найденное различие является надежным. Каждый из испытуемых имеет достаточные основания для проведения спасательных поисков без использования бинокля.
ВТОРОЙ СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ РЕАЛЬНОСТИ: БОЛЬШЕ ДАННЫХ — ВЫШЕ НАДЕЖНОСТЬ
Давайте снова предположим, что исследователи решили провести эксперимент, не изменяя условий реальной жизни. Вот как они могли бы это сделать. В каждой спасательной операции один из испытуемых осуществлял бы поиск с помощью бинокля, а другой—наблюдая невооруженным глазом. В следующий раз они менялись бы местами и т. д. К сожалению для экспериментаторов (но к счастью для возможных жертв), подобные спасательные операции случаются не так уж часто. А поскольку для эксперимента необходимо 48 спасательных операций, то он занял бы не одну-две недели, а несколько лет. Весьма мало вероятно, что реальные условия, включая сюда и судно, и сам экипаж с его командиром, оставались бы в течение этого времени достаточно стабильными. Вполне возможно, что экспериментаторы вынуждены были бы ограничиться всего лишь несколькими пробами для поисков с биноклем и без него. Нечего и говорить, что здесь едва ли можно рассчитывать на постоянство таких побочных переменных, как размер и цвет цели, осведомленность испытуемого о месте ее появления, условия видимости, высота волн и т. п. В какой-то степени все эти факторы, конечно, усреднялись бы, поскольку поиск с биноклем и без него проводился бы во время одной и той же спасательной операции, однако такое усреднение было бы все же не очень эффективным. К тому же для каждого участника поиска влияние этих факторов было бы индивидуальным, зависящим от его собственного опыта.
Дело не только в том, что в эксперименте, проводимом в реальных условиях, оказалось бы меньше проб, — эти “пробы” не обеспечивали бы необходимой информации об успешности проведения поиска. В реальных спасательных операциях отдельный их участник часто вообще не обнаруживает какой-либо цели. Цель может быть найдена другим кораблем или экипажем вертолета или не найдена вовсе. Поэтому нельзя точно сказать, был поиск неудачным из-за менее эффективного способа наблюдения или из-за того, что в поле зрения испытуемого как с биноклем, так и без него цели просто не было.
В искусственном эксперименте гораздо большая часть факторов, влияющих на успешность поиска, поддается точному измерению. Поэтому искусственный эксперимент ближе к бесконечному эксперименту, чем тот, что проводится в условиях реальной жизни. Нужно еще раз подчеркнуть, что в бесконечном эксперименте (если бы он мог быть проведен) усреднялись бы любые несистематические влияния, изменяющиеся во времени. Таким образом, описанное улучшение—один из способов повышения надежности эксперимента. По сравнению с экспериментом, дублирующим реальный мир, который мог бы включать лишь несколько проб, искусственный эксперимент дает большую уверенность в том, что результаты, полученные на одних 48 пробах, будут теми же, что и на 48 других.
Экспериментаторы старались проконтролировать и другие дополнительные переменные: время года, погодные условия, размер цели и расстояние до нее. Во всяком случае уровень каждого из этих факторов был достаточно постоянным для достижения внутренней валидности. Хотя совсем забывать об их влиянии, конечно, не следует.
Надежность эксперимента повышалась также благодаря возможности опускать муляжи в заданном временном режиме. Размеры муляжа тоже можно было изменять по желанию. Вот, правда, нужную погоду заказать нельзя (как в эксперименте с посадками самолета), но все же можно было проводить опыты с биноклем и без него в одинаковых погодных условиях, равно как и в одинаковое время дня. Мы видели, что экспериментаторы могли сравнивать эффективность наблюдения невооруженным глазом и с помощью бинокля при каждом конкретном наборе перечисленных условий. А если бы эксперимент проводился во время настоящих спасательных операций, такие тонкости и не могли бы обсуждаться. Необходимое количество проб каждого вида провести было бы просто невозможно.
Эксперимент 3: ВЫБОР ПОДХОДЯЩЕГО ВЫСОТОМЕРА
Рис. 3.4. Слева (а) — шкала стандартного высотомера;справа (б) — шкала унифицированного высотомера моментального действия
Давайте рассмотрим другую возможную, но столь же малоправдоподобную ситуацию. Чарлз Аугустус Лендбург (известный своим друзьям под именем Лоун Сперроу) решил, наконец, приобрести небольшой собственный самолет. Он остановил свой выбор на марке “Скайрокет-23”, хотя все еще продолжает колебаться. На этом самолете установлен стандартный высотомер с обычным циферблатом и двумя стрелками, показанный на рис. 3.4 слева (а). За небольшую дополнительную плату (42,8 доллара) Чарлз может купить новый унифицированный высотомер моментального действия. На рис. 3.4 он изображен справа (б). Здесь сама шкала передвигается сверху вниз, а стрелка расположена на границе окошка. И хотя при выборе самолета и всего необходимого оборудования Чарлза, конечно, беспокоит его стоимость, данном случае—жизнь дороже денег. Как раз недавно он перечитал старую измятую газетную вырезку, которую хранил в своем бумажнике.
“Ибиза, Испания (ЮПИ). 1—7—72. В прошедшую пятницу иберийский реактивный самолет “Каравелла” врезался в самую высокую гору на этом средиземноморском курорте. Все 104 пассажира, находившиеся на борту, погибли.
По сообщению авиационной компании, на борту самолета, летевшего по маршруту Мадрид — Валенсия — Ибиза, находились б членов экипажа и 98 пассажиров, включая 6 детей. Иберийский представитель сообщил, ч-го среди пассажиров было также двое иностранцев — Джеффри Д. Дессак из Нью-Йорка и Дитер Фрикер из Дюссельдорфа (Германия).
Официальное испанские агентство новостей Кифра сообщило, что во время последнего cеанса радиосвязи пилот указал свои координаты над небольшим островом Балери из архипелага Каниллора в 12 милях от аэропорта Ибиза и попросил разрешения снизиться до 5500 футов.
“Готовьте пиво, мы уже здесь”, — цитирует аэропорт Ибиза последние слова капитана Джоуза Луиса Баллестера. Контрольная служба Дала Баллестеру (37 лет, 7000 полетных часов, отец шестерых детей) разрешение на спуск.
Как сообщает агентство новостей Кифра, самолет опустился гораздо ниже чем предполагал его экипаж. “Самолет не врезался в гору напрямую Передняя его часть была деформирована не так уж сильно по сравнению со средним и задним отсеками, разрушенными полностью. По всей вероятности, пилот увидел гору в самый последний момент пытался резко набрать высоту”. (Перепечатано с разрешения Юнайтед Стейтс Интернеишенл.)
Решение о типе эксперимента, который нужно провести
Лендбург посоветовался с друзьями, какой из двух высотомеров заслуживает большего доверия. Друзья разбирались в высотомерах по-разному, и единой точки зрения у них не было. Поэтому Чарлз предпочел провести короткий и надежный эксперимент. Сначала его план был довольно обширным. Он решил установить контакты с изготовителями и выяснить, есть ли у них тренажер. Если есть, то он смог бы “полетать” над воображаемой территорией по воображаемому курсу, используя каждую из двух шкал, и посмотреть, какая из них ему больше понравится. Но затем он подумал про себя так: “Скорее всего пилоту этого испанского самолета нравился тот высотомер, что был у него на борту. Нельзя ли поточнее узнать, насколько успешно я буду использовать оба эти высотомера”. Тогда ему пришло в голову, что наверное есть какой-то специальный прибор, который позволяет одновременно регистрировать как сами показания индикатора, так и ответы на них. Полной уверенности у Чарлза не было. Так или иначе, для начала он послал в компанию “Скайрокет” запрос о возможности использовать тренажер, который они, по его мнению, сконструировали. Однако фирма ответила ему, что она, конечно, очень польщена, но исследования по данной теме у них пока не финансируются.
Однако вскоре Чарлз сообразил, что в действительности он и не смог бы по-настоящему использовать данные, полученные на тренажере. И тогда его осенило. Он приготовил картонные макеты каждой шкалы и попросил фотографа сделать карточки с самыми разными их показаниями. Таким образом, он получил материал для проведения исследования с двумя высотомерами на самом себе.
Процедура эксперимента
Было использовано по 120 карточек с изображениями каждой шкалы. Набор показаний высоты на одной шкале был тем же, что и на другой. Лендбург перемешал карточки с обычной шкалой и разделил их на две пачки по 60 штук. Одну пачку он назвал набором А, другую — набором Д. Такие же пачки со шкалой нового высотомера составили наборы В и С. Буквы указывают порядок, в котором должно было проводиться снятие показаний. Для проведения эксперимента Чарлзу понадобились два магнитофона (или один двухдорожечный магнитофон). Он решил снимать показания каждые 5 секунд. Для этого он приготовил магнитофонную ленту, на которую через каждые 5 секунд (по секундомеру) он записывал сигналы “Внимание”. Во время эксперимента он подавал себе эти сигналы через наушники. Каждый раз, услышав сигнал “Внимание”, он смотрел на следующую карточку. Оценки считанных показаний он записывал на второй магнитофон. На экспериментальную серию с каждым набором карточек уходило 5 минут.
Анализ результатов
Первый способ анализа данных, который пришел в голову Чарлзу,— это составить список действительных показаний шкал и рядом с каждым из них написать данную им оценку высоты. Таким образом, можно определить величину ошибки в каждом ответе и затем вычислить среднюю ошибку для той и другой шкалы. Различие оказалось не слишком большим. Средняя ошибка для старой шкалы составила 12 футов, а для новой—8. Другой способ анализа показан на рис. 3.5. Каждой из оцениваемых высот соответствует отметка на горизонтальной оси. Здесь же показаны ошибки в ответах: положительные — при переоценке высоты и отрицательные — при ее недооценке. В представленных данных также нет значительного различия между шкалами, за одним исключением: по старой шкале высота в 5980 футов была принята за 6975 футов, т. е. ошибка составила почти 1000 футов! Если мы вернемся к рис. 3.4, то сможем понять, отчего происходит такая ошибка. При работе со старой шкалой были и другие ошибки, хотя и не такие грубые. На этом основании Чарлз решил заплатить лишние 42,8 доллара.
Краткое изложение эксперимента
Чарлзу Лендбургу нужно было решить, устанавливать ему на своем самолете новый унифицированный высотомер или нет. Для этого он придумал эксперимент и провел его на себе. Эксперимент состоял в считывании показаний высоты с фотографий шкал в установленном темпе. По величине средней ошибки различия между шкалами оказались небольшими. Однако при использовании традиционного высотомера Чарлз допускал гораздо более грубые ошибки. Иногда эти ошибки можно было объяснить, иногда — нет. Чарлз заключил, что летать с таким прибором небезопасно, и выбрал новый высотомер.
Рис. 3.5. Эксперимент с высотомерами: ошибки при считывании показаний. Ось абсцисс — показания высоты полета на шкалах (в футах). Ось ординат — величина ошибки (в футах). Треугольниками отмечены данные по стандартной шкале, кружками — по новой.
