腦力勞動計量新探

摘要：腦力勞動計量的研究已經成為了管理學界的難點和熱點，現有主要的研究方向分為：認知心理學、人工神經網絡技術、工業工程和心理生理測量研究，單純應用其中任何一種方法，都存在一定的缺陷，文章在總結以往研究的基礎上，提出了腦力勞動計量的新模型。

關鍵詞；腦力勞動計量；認知心理學；人工神經網絡；工業工程；心理生理測量

腦力勞動是指相對于體力勞動提出的，是通過大腦這個信息加工系統對外界環境輸入的信息和來自內部記憶的信息進行一系列加工。腦力勞動的測量對于如何有效進行管理和優化，都具有重要意義。但是腦力勞動的過程和成果都不是顯而易見的，因此，如何進行測量成為當今管理學研究的熱點和難點。

一、已有的研究

1．認知心理學的研究。紐威爾(Newell)和西蒙(Simon)早已提出人腦類似于計算機的信息加工系統，從認知心理學的角度對腦力勞動運行的機制做了解釋。

20世紀80年代后，許多的認知心理學家，運用信息加工的過程分析法，對心智操作的內部過程進行了刻畫。如卡羅爾認為認知由10種成分組成：監控、注意、理解、知覺綜合、編碼、比較、共同表征形式、共同表征檢索、轉化、反應執行；Steinberg提出了“成分”作為分析智力操作的基本單元。Steinberg認為“成分就是一種基本的信息加工過程，它是在客體或符號的內在表征基礎上進行操作。這種過程可以把一個感覺輸入轉化為一個概念的表征，也可把一個概念的表征轉化為一個運動的輸出”。Das提出了PASS模型 (Planning--Attention—Simultaneous--Successive Pro－cessing Model)，認為認知結構有三個相互聯系的認知功能系統組成，即注意一喚醒系統，同時一繼時編碼系統和最高層次的計劃系統。

認知心理學對腦力勞動研究，局限在對信息加工時心理活動機制的描述，缺乏相應的量化指標，因而無法用于直接的腦力測量。但是該學科的研究表明，腦力活動具有可分解性、階段性。腦力勞動可以用不同的心智操作成分進行描述。

2．人工神經網絡技術。人工神經網絡的研究開始于20世紀中葉。1943年，MeCulloch和Pitts融會生物物理學和數學理論，提出了第一個神經元模型(M—P神經元模型)。從此，人類開始了將數理科學和認知科學結合，探索人腦奧秘的進程。神經網絡是基于人腦的形式化和智能化模型，它將許多簡化的神經細胞模型按照腦組織的模式，并行、分層地相互結合成網絡，因而接近于大腦的信息處理方式。前向神經網絡的BP算法模擬了人腦的學習功能，在許多領域都有廣泛的應用。離散Hopfield神經網絡是反饋網絡的一種，可用于聯想記憶和優化計算。

但是神經網絡模型的建模方式和應用仍處于探索階段，技術仍不成熟。對于腦力勞動中的創造性思維過程仍未出現模擬創造性的可實現的計算機模型。

3．工業工程的研究。1959年，沃法克公司率先提出了研究腦力勞動的多變因素程序法(Variable Factor Program，VFP)1967年，又推出了基于預定動作一時間法的沃法克腦力一作業因素法(Wofac Mento—Factor System，WMFS)。WMFS為腦力作業確定了包括目光移動、目光注視、看、神經傳導、辨別、估量、認出、決定、記憶、回憶、計算、證實、換算和轉移注意力等14項要素在內的工作要素系統。但是這種測量技術往往不恰當地強調測定數據的精度，而忽略了腦力作業的長期性和不重復性。因此，后來的學者采用綜合的方法，建立了適用于局部范圍的粗略數據，給腦力勞動的計量帶來了方便，在以后的工作中，工作人員只要從有關的數據表中提取相應的時間，將它們匯總就可以得到整個工作的基本時間。但是這種方法沒有深入到具體的操作步驟，雖然能得到大體的時間，卻沒有辦法進行優化和改進。

Aldrich等人開發了一個腦力負荷的預測方法。在這種方法中，首先把工作應完成的使命逐級進行分解。把完成每項使命最終分解到任務后，估計每項任務所需要的時間。間斷性任務為能夠為肉眼看到的，有起點和終點的任務。這些任務的時間比較容易測量和確定。連續性任務的時間確定比較困難，主要是根據專家的意見確定的。但是人在給出主觀評價時是偏于保守的，一般不給出極限值。這種方法在信度上存在一定的問題。

4．心理生理學。腦神經網絡處理信息的微觀結構是以離子電流為基礎的，由大量神經細胞組成的非線形(NoB-linear)、可適應性(Adaptive)、并行(Parallel)和模擬(Ana-be)的網絡。大量的研究者，利用腦電技術試圖揭開智能活動過程中大腦變化的規律。

(1)事件相關電位(event—relatedpotentials，ERP)。1965年Sotton最早發現，在“認知”某種靶刺激時(奇異刺激)，可從頭皮記錄到一組波，主要有N1、P2、N2、P300，統稱事件相關電位(Ellp)。

ERP和許多認知過程的密切相關的聯系，使得ERP成為了解認知神經基礎的最主要的信息來源，這些認知過程包括心理判斷、理解、辨識、注意、選擇、做出決定、定向反應和某些語言功能等。

(2)腦地形圖(electrical brainmappmg，EBM)。腦地形圖是利用頭皮電極和微機技術研究腦誘發電位的時間和空間變化的一種方法。Wilson認為：作業的種類和難度的不同，頭部電活動類型和腦誘發電位成分有明顯的差異，人們可以運用這種差異研制功能性腦地圖集，并預示可以運用這種地圖集確定各種認知作業間的認知功能的相似處和差異，探討認知作業機制。

(3)磁共振成像技術(magnetic imaging，MRI)。MRI在認知作業的研究中有著廣泛的應用前景。各種認知活動在功能上都有高靈敏度的顯示。成像工作方式，可以檢測到作業前后MRI信號強度變化的大小和速度，通過“差圖法”或“信號強度一時間”關系曲線，可以直觀描述信號強度的變化規律，分析認知作業的種類和負荷。

目前，國內外利用心理生理測量方式對腦力勞動進行研究都十分重視。但是由于腦力勞動和認知作業的復雜性，還沒有公認的評價方法和技術。同時，直接將這種方法應用于工作環境下腦力勞動者的測量，需要消耗的精力過多，花費過大，顯得不具有操作性。

二、研究設想

1．利用MOD法的思路定出每種心智操作方式在面對單一對象時的值。MOD是現代IE中預定動作時間標準法的一種演變。MOD法規定在作業條件相同的情況下，每個人做同一動作所需的時間值基本相同，而身體不同部位做動作時，其動作所用的時間值互成比例。由此，模特法在人類工效學實驗的基礎上，根據人的動作級次，選擇以一個正常人的級次最低、速度最快及能量消耗最少的一次手指動作時間的消耗值，作為其時間單位，即1MOD=0．129S。模特法的21種動作都以手指動一次(移動約25mm)的時間消耗值為基準進行實驗、比較，來確定各種動作時間值。

腦力勞動與體力勞動具有本質上的差別，但是在體力勞動測量研究中所獲得的經驗對腦力勞動的測量也具有一定的借鑒意義。

大量的研究表明，信息接受和信息輸出是可以測量的。例如，Card等人在MHP模型中提出了人從事各種活動所需要的時間。廖建橋等對中文信息交流的速度進行了測量。可以利用時間測量技術和生理測量法，測量出基本的心智操作，在處理單一對象時的心理損耗和時間基本值。

2．利用心理物理法的思路得出，心智操作對象在數量和結構上增長過程中曲線的大致規律圖。已有的研究表明，當心智操作對象發生變化時，心理物理的變化規律一般服從冪函數關系(史蒂文斯定律)、指數函數關系(費希納定律)或比率關系(韋伯定律)。但是這類研究更強調的是單一刺激物的強度變化，而不是數量和結構上的變動。因此，在進行這部分的研究時，重點將放在對象數量、結構變化時，相應的心理損耗和時間測量上。同時在進行測量時，考慮人在認知加工過程中，數據限制區域和資源限制區域的差異。利用回歸模型，得出擬合曲線。

經過1、2步驟之后，可以形成在面對不同數量和結構的對象時，每一個心智操作大致的心理損耗和時間值。形成表格，以利于查找。

3、將某一具體的腦力勞動目標任務進行分解；形成最小的實現單位；在最小的實現單位里面，利用認知任務分析方法(cognitive task analysis，CTA)分析出其所經歷的階段和所運用的心智操作。

4．利用專家一新手法，分析不同的思路，并列出解決該任務合理的順序以及必要的心智操作。

專家一新手比較研究有三個步驟：(1)選取某一特定領域內相對的專家及與之相應的新手；(2)給專家和新手呈現一組相同的任務；(3)對兩組被試如何完成任務的情況進行比較。利用專家的思路分析，可以有效的分析出必要的心智操作和相應的順序。

5．對每一實現單位進行賦值。依據專家分析，得出每個實現單位所需要的心理操作步驟和相對應的對象數量，在曲線中(在步驟1、2中得到)找到相對應的大致值，并加總。得出每個實現單位所需要的心理損耗和時間值。

6．得出完成任務所需要的總時間。將完成任務所需要的各個實現單元的值相加，得到完成任務所需的總時間。

三、小結

運用文章所設計的思路來對腦力勞動進行測量。綜合運用了現有的研究技術和方法。腦力勞動的過程進行分解，可以有效的辨別出不必要的步驟和錯誤的思維程序，使得腦力勞動的優化具有可操作性；利用每種心智操作的變化曲線規律圖，可以得出完成相應任務所需要的時間和精力，為合理安排腦力工作和減輕腦力負荷提供了依據；同時也為工作分析、崗位評價提供了科學依據。

參考文獻：

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4．劉明周，胡震，郭嘉，王雁．虛擬制造環境下模特法的應用．機械工程師，2005，(4)：56-59．

5．廖建橋，田勇軍．不同熟悉程度寫作速度的一項實驗研究．人類I效學，2005，9(11)：7-12．

項目基金：國家自然基金項目70471044．

作者簡介：李永建，電子科技大學管理學院教授；曹歡，電子科技大學管理學院博士生。

收稿日期：2006—05—07。