Содержание

Виды и свойства внимания

Внимание — это направленность и сосредоточенность сознания на каком-либо реальном или идеальном объекте, предполагающие повышение уровня сенсорной, интеллектуальной или двигательной активности индивида.


Внимание имеет свою органическую основу, которая представляет собой структуры мозга, обеспечивающие функционирование внимания и отвечающие за внешние проявления его различных характеристик. Среди нескольких миллиардов нервных клеток, из которых состоит головной мозг человека, есть такие, которые особенно тесно связаны с работой внимания. Их называют нейронами — детекторами новизны. Такие нервные клетки отличаются от других тем, что включаются в активную работу лишь тогда, когда человек в своих ощущениях и восприятии сталкивается с некоторыми новыми для него предметами и явлениями, которые приковывают к себе его внимание.

Раздражители, ставшие привычными, обычно не вызывают реакции клеток — детекторов новизны. Такие клетки, по-видимому, отвечают за непроизвольное внимание человека.

Общее состояние внимания, в частности, такая его характеристика, как устойчивость, связана, по-видимому, с работой ретикулярной формации. Она представляет собой тончайшую сеть нервных волокон, которая располагается в глубине центральной нервной системы между головным и спинным мозгом, охватывая нижние отделы первого и верхние отделы второго. Через ретикулярную формацию проходят нервные пути, ведущие от периферических органов чувств к головному мозгу и обратно. Ретикулярная формация также регулирует тонус коры головного мозга и чувствительность рецепторов, изменяя динамические характеристики внимания: его концентрацию, устойчивость и т. п.

Функции и виды внимания

Внимание в жизни и деятельности человека выполняет много различных функций. Оно активизирует нужные и тормозит ненужные в данный момент психологические и физиологические процессы, способствует организованному и целенаправленному отбору поступающей в организм информации в соответствии с его актуальными потребностями, обеспечивает избирательную и длительную сосредоточенность психической активности на одном и том же объекте или виде деятельности.

Рассмотрим основные виды внимания. Таковыми является природное и социально обусловленное внимание, непроизвольное, произвольное и послепроизвольное внимание, чувственное и интеллектуальное внимание.

По активности человека в организации внимания различают три вида внимания: непроизвольное, произвольное и послепроизвольное.

Непроизвольное внимание — это сосредоточение сознания на объекте в силу его особенности как раздражителя.
Произвольное внимание — это сознательно регулируемое сосредоточение на объекте, направляемое требованиями деятельности. При произвольном внимании сосредоточение происходит не только на том, что эмоционально приятно, а в большей мере на том, что должно делать. Примерно через 20 минут человек утомляется, используя этот вид внимания.

Непроизвольное внимание не связано с участием воли, а произвольное обязательно включает волевую регуляцию. Наконец, произвольное внимание в отличие от непроизвольного обычно связано с борьбой мотивов или побуждений, наличием сильных, противоположно направленных и конкурирующих друг с другом интересов, каждый из которых сам по себе способен привлечь и удерживать внимание.

Человек же в этом случае осуществляет сознательный выбор цели и усилием воли подавляет один из интересов, направляя все свое внимание на удовлетворение другого. Но возможен и такой случай, когда произвольное внимание сохраняется, а усилий воли для его сохранения уже не требуется. Это бывает, если человек увлечен работой. Такое внимание называется послепроизвольным.

По своим психологическим характеристикам послепроизвольное внимание имеет черты, сближающие его с непроизвольным вниманием, но между ними есть и существенное отличие. Послепроизвольное внимание возникает на основе интереса, но это не заинтересованность, стимулированная особенностями предмета, а проявление направленности личности. При послепроизвольном внимании сама деятельность переживается как потребность, а ее результат личностно значим. Послепроизвольное внимание может длиться часами.

Рассмотренные три вида внимания в практической деятельности человека тесно переплетены взаимными переходами и опираются один на другой.

Природное внимание дано человеку с самого его рождения, в виде врожденной способности избирательно реагировать на те или иные внешние или внутренние стимулы, несущие в себе элементы информационной новизны. Основной механизм, обеспечивающий работу такого внимания, называется ориентировочным рефлексом. Он, как мы уже отмечали, связан с активностью ретикулярной формации и нейронов — детекторов новизны.

Социально обусловленное

внимание складывается прижизненно в результате обучения и воспитания, связано с волевой регуляцией поведения, с избирательным сознательным реагированием на объекты.

Непосредственное внимание не управляется ничем, кроме того объекта, на который оно направленно и который соответствует актуальным интересам и потребностям человека.

Опосредствованное внимание регулируется с помощью специальных средств, например, жестов, слов, указательных знаков, предметов.

Чувственное внимание по преимуществу связано с эмоциями и избирательной работой органов чувств.
Интеллектуальное внимание связано с сосредоточенностью и направленностью мысли.
При чувственном внимании в центре сознания находится какое-либо чувственное впечатление, а в интеллектуальном внимании объектом интереса является мысль.

Свойства внимания

Внимание обладает определенными параметрами и особенностями, которые во многом являются характеристикой человеческих способностей и возможностей. К основным свойствам внимания обычно относят следующие.


1. Концентрированность. Это показатель степени сосредоточенности сознания на определенном объекте, интенсивности связи с ним. Концентрированность внимания означает, что образуется как бы временный центр (фокус) всей психологической активности человека.

2. Интенсивность внимания — это качество, определяющее эффективность восприятия, мышления, памяти и ясность сознания в целом. Чем больше интерес к деятельности (чем больше сознание ее значения) и чем труднее деятельность (чем она менее знакома человеку), чем больше влияние отвлекающих раздражителей, тем более интенсивным будет внимание.

3. Устойчивость. Способность длительное время поддерживать высокие уровни концентрированности и интенсивности внимания. Определяется типом нервной системы, темпераментом, мотивацией (новизна, значимость потребности, личные интересы), а также внешними условиями деятельности человека. Устойчивость внимания поддерживается не только новизной поступающих стимулов, но и их повторением. Устойчивость внимания связана с динамическими характеристиками его: колебаниями и переключаемостью. Под колебаниями внимания понимают периодические кратковременные непроизвольные изменения степени интенсивности внимания. Колебания внимания проявляются во временном изменении интенсивности ощущений. Так, прислушиваясь к очень слабому, едва слышному звуку, например, тиканью часов, человек то замечает звук, то перестает его замечать. Такие колебания внимания могут осуществляться с разными периодами, от 2-3 до 12 секунд. Наиболее длительные колебания наблюдались при предъявлении звуковых раздражителей, затем при зрительных и наиболее короткие — при осязательных.

4. Объем

— показатель количества однородных стимулов, находящихся в фокусе внимания (у взрослого человека от 4 до 6 объектов, у ребенка не более 2-3). Объем внимания зависит не только от генетических факторов и от возможностей кратковременной памяти индивида. Имеют также значения характеристики воспринимаемых объектов (их однородность, взаимосвязи) и профессиональные навыки самого субъекта.

5. Переключение внимания понимается как возможность более или менее легкого и достаточно быстрого перехода от одного вида деятельности к другому. С переключением функционально связаны и два разнонаправленных процесса: включение и отключение внимания. Переключение может быть произвольным, тогда его скорость — это показатель степени волевого контроля субъекта над своим восприятием и непроизвольным, связанным с отвлечением, что является показателем либо степени неустойчивости психики, либо свидетельствует о появлении сильных неожиданных раздражителей.

Эффективность переключения зависит от особенностей выполнения предыдущей и последующей деятельности (показатели переключения значительно снижаются при переходе от легкой деятельности к трудной, а при обратном барианте они возрастают). Успех переключения связан с отношением человека к предыдущей деятельности, чем интереснее предшествующая деятельность и менее интересна последующая, тем труднее происходит переключение. Имеются значительные индивидуальные различия в переключаемости, что связано с такой особенностью нервной системы, как подвижность нервных процессов.

Многие современные профессии (ткачихи, механики, менеджеры, операторы и др.), где человек имеет дело с частыми и внезапными изменениями в объектах деятельности, предъявляют высокие требования к способности переключать внимание.

Большое значение имеет переключение внимания и в учебном процессе. Необходимость переключения внимания студентов, учащихся обусловлена особенностями самого процесса: сменой различных предметов в течение дня, последовательностью этапов изучения материала на занятиях, что предполагает смену видов и форм деятельности.

В отличие от сознательного переключения внимания, отвлечение — это непроизвольное отключение внимания от основной деятельности на посторонние объекты. Отвлечение отрицательно сказывается на выполнении работы. Отвлекающее действие посторонних раздражителей зависит от характера выполняемой работы. Очень сильно отвлекают внимание раздражители внезапные, прерывистые, неожиданные, а также связанные с эмоциями. При длительном выполнении однообразной работы действие побочных раздражителей усиливается по мере нарастания утомления. Отвлекающее воздействие посторонних раздражителей больше сказывается в мыслительной деятельности, не связанной с внешними опорами. Оно сильнее при слуховом восприятии, чем при зрительном.

Способность противостоять отвлекающим воздействиям называется помехоустойчивостью. В развитии этой способности у людей наблюдаются значительные индивидуальные различия, обусловленные как различиями нервной системы, а именно — ее силой, так и специальной тренировкой, направленной на повышение помехоустойчивости.

6. Распределение, то есть способность сосредоточивать внимание на нескольких объектах одновременно. При этом формируется как бы несколько фокусов (центров) внимания, что дает возможность совершать несколько действий или следить за несколькими процессами одновременно, не теряя ни одного из них из поля внимания.

В сложных современных видах труда деятельность может складываться из нескольких различных, но одновременно протекающих процессов (действий), каждый из которых отвечает различным задачам. Например, ткачиха, работающая на станке, должна осуществлять многочисленные операции контроля и управления. Это характерно и для деятельности швей, водителей, операторов и других профессий. Во всех таких деятельностях рабочему необходимо распределять внимание, т.е. одновременно сосредоточивать его на различных процессах (объектах). Исключительную роль играет способность к распределению внимания и в деятельности преподавателя. Так, например, объясняя материал на уроке, преподаватель должен одновременно следить за своей речью и логикой изложения и наблюдать за тем, как воспринимают материал студенты.

Уровень распределения внимания зависит от ряда условий: от характера совмещаемых видов деятельности (они могут быть однородными и различными), от их сложности (и в связи с этим от степени требуемого психического напряжения), от степени знакомства и привычности их (от уровня овладения основными приемами деятельности). Чем сложнее совмещаемые виды деятельности, тем труднее распределить внимание. При совмещении умственной и моторной деятельности продуктивность умственной деятельности может снижаться в большей степени, чем моторной.

Трудно совмещать два вида умственной деятельности. Распределение внимания возможно в том случае, если каждый из выполняемых видов деятельности знаком человеку, причем один — до некоторой степени привычен, автоматизирован (или может быть автоматизирован). Чем менее автоматизирован один из совмещаемых видов деятельности, тем слабее распределение внимания. Если один из видов деятельности полностью автоматизирован и для ее успешного выполнения требуется лишь периодический контроль сознания, отмечается сложная форма внимания — сочетание переключения и распределения.

Развитие внимания

Внимание как психический процесс, выражающийся в направленности сознания на определенные объекты, часто проявляясь, постепенно превращается в устойчивое свойство личности — внимательность. При этом круг объектов может ограничиваться тем или иным видом деятельности (и тогда говорят о внимательности личности в данном виде деятельности, чаще всего это деятельность профессиональная), может распространяться на все виды деятельности (в этом случае говорят о внимательности как общем свойстве личности). Люди различаются степенью развития этого свойства, крайний случай часто называют невнимательностью. Инженеру практически важно знать не только, каков уровень сформированности внимательности у рабочих, но и причины, обусловливающие его невнимательность, поскольку внимание связано с познавательными процессами и эмоционально-волевой сферой личности.

В зависимости от форм невнимательности можно говорить о трех ее типах. Первый тип — рассеянность — возникает при отвлекаемости и очень малой интенсивности внимания, чрезмерно легко и непроизвольно переключающееся с объекта на объект, но ни на одном не задерживаясь. Этот тип невнимательности образно называют «порхающим» вниманием. Подобная невнимательность у человека — результат отсутствия навыков к сосредоточенной работе. Другой тип невнимательности определяется высокой интенсивностью и трудной переключаемостью внимания. Такая невнимательность может возникнуть вследствие того, что внимание человека сосредоточено на каких-то событиях или явлениях, ранее происходящих или встречающихся ему, которые он эмоционально воспринял. Третий вид невнимательности — результат переутомления, этот тип невнимательности обусловливается постоянным или временным снижением силы и подвижности нервных процессов. Он характеризуется весьма слабой концентрацией внимания и еще более слабой его переключаемостью.

Формирование внимательности заключается в управлении вниманием человека в процессе его трудовой и учебной деятельности. При этом необходимо создавать условия, которые способствовали бы формированию его внимания: приучать работать в разнообразных условиях, не поддаваясь влиянию отвлекающих факторов; упражнять произвольное внимание; добиваться осознания общественной значимости осваимого вида труда и чувства ответственности за выполняемую работу; связывать внимание с требованиями дисциплины производственного труда и т. п.

Объем и распределение внимания следует формировать как определенный трудовой навык одновременного выполнения нескольких действий в условиях нарастающего темпа работы.

Развитие устойчивости внимания нужно обеспечивать формированием волевых качеств личности. Для развития переключения внимания необходимо подбирать соответствующие упражнения с предварительным объяснением «маршрутов переключения». Обязательное условие при формировании у человека внимательности — ни при каких обстоятельствах не позволять ему любую работу делать небрежно.

Схема территориального планирования Ямало-Ненецкого автономного округа

СХЕМА ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ 
ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА

I. Цели и задачи Схемы территориального планирования Ямало-Ненецкого автономного округа

Главной целью территориального планирования субъекта Российской Федерации (в данной работе – Ямало-Ненецкого автономного округа (далее – автономный округ)) является обеспечение устойчивого развития территории через формирование правовых документов, направленных на реализацию полномочий органов государственной власти.

Схема территориального планирования является важной частью стратегического управления развитием автономного округа совместно со Стратегией социально-экономического развития автономного округа на период до 2020 г., Комплексной программой развития и размещения производительных сил автономного округа до 2025г.

Одновременно Схема территориального планирования является важным условием реализации Программного блока системы управления. С ее учетом должны разрабатываться комплексные и целевые (отраслевые) программы окружного и аналогичные программы муниципального уровней.
Предложения по территориальному планированию направлены на достижение устойчивого социально-экономического развития путем последующей реализации мероприятий органами управления автономного округа через градостроительную, земельную, инвестиционную и экономическую политики.
Предложения территориального планирования имеют правовой характер и должны учитываться в конкретной правоприменительной практике при решении вопросов установления вида целевого использования земель, представления земельных участков для государственных и муниципальных нужд.

Задачами территориального планирования являются:

— оценка современного уровня социально-экономической и территориальной развитости автономного округа, выявление ресурсных потенциалов для определения стратегических направлений развития;
— формирование единого регионального планировочного каркаса на базе перспективной транспортной схемы, оптимизации систем расселения и развития городских и сельских населенных пунктов;
— взаимоувязка градостроительных решений и землепользования, в том числе целесообразность изменения:
— границ муниципальных образований и статуса населенных пунктов;
— границ земель лесного фонда;
— границ земель сельскохозяйственного назначения и сельскохозяйственных угодий в их составе;
— границ зон с особыми условиями использования территории;
— границ земель особо охраняемых природных территорий регионального значения;
— границ земельных участков, предоставляемых для размещения объектов капитального строительства федерального и регионального значения;
— создание устойчивой и надежной инженерной инфраструктуры регионального и межселенного значения во взаимосвязи с федеральной инфраструктурой;
— улучшение экологической обстановки с выделением зон, выполняющих средозащитные и санитарно-гигиенические функции;
— сохранение и расширение особо охраняемых природных территорий, зон и объектов историко-культурного наследия;
— разработка мероприятий по активизации градостроительной и хозяйственной деятельности регионального уровня посредством целенаправленного развития зон и точек роста и определения для них приоритетных инвестиционных направлений.
Для выполнения задач Схемы территориального планирования необходимы:
— увязка мероприятий по территориальному планированию и землепользованию. Определение зон размещения объектов капитального строительства должно учитывать категории земель, на которых предлагается их размещение, а изменение границ земель различных категорий связано с размещением объектов капстроительства;
— выявление ограничений комплексного развития, которые утверждаются в составе положений о территориальном планировании, включая зоны с особыми условиями использования территории;
— необходимо обосновать предложение по размещению особо охраняемых природных территорий регионального значения, изменению границ земель сельскохозяйственного назначения, границ муниципальных образований;
Важными из них являются обоснования границ зон размещения объектов капитального строительства в области энергетики, транспорта, путей сообщения, информатики и связи; линейных объектов, обеспечивающих деятельность естественных монополий (газоснабжение, объектов социальной инфраструктуры, промышленности, материально-технического снабжения, коммунальных хозяйств, туристско-рекреационной деятельности).

Миграция в облако виды, примеры — «ИТ-ГРАД»

Термин «миграция» встречается в повседневной жизни достаточно часто и означает процесс перемещения населения внутри страны или из одного региона, местности в другую по отдельности или большими группами.

Миграция в облако – это перемещение данных, настроек, сервисов, операционных систем и приложений из локальной площадки организации в виртуальный дата-центр публичного облачного провайдера.

Виды миграции в облако

При переносе ИТ-инфраструктуры в облако приложения, сервисы и данные меняют место своего обитания. Но прежде чем запустить процесс миграции, следует выбрать один из нескольких миграционных путей.

Итак, подытожим: в зависимости от размера организации и сложности инфраструктуры определяется, какой вид миграции следует выбрать:

Частичная (постепенная) миграция Полная миграция
Выбирать постепенную, или частичную, миграцию следует тогда, когда в облако переезжает крупная компания с разветвленной инфраструктурой. Нескольких дней на переезд будет точно мало. В этом случае составляется дорожная карта, с указанием критичных и важных сервисов, учитывается приоритет переноса: какой сервис мигрирует первым, какой вторым, какие сервисы переносятся сразу, а какие могут подождать. Полная миграция предусматривает перенос инфраструктуры компании за несколько дней. Здесь хоть и нет необходимости составлять дорожную карту, все же требуется определить главные или критичные сервисы. В этом случае составляется план работ, которого необходимо придерживаться. Как правило, процедура такой миграции занимает несколько дней.

 

Итак, подытожим: в зависимости от размера организации и сложности инфраструктуры определяется, какой вид миграции следует выбрать:

  • В случае с малым и средним бизнесом, ИТ-инфраструктура которых достаточно простая, подойдет полная миграция.
  • В случае с крупным бизнесом и сложной ИТ-инфраструктурой следует использовать вариант частичной миграции, в основе которой лежит принцип последовательного и постепенного переноса сервисов с обязательным использованием дорожной карты миграции.

Перед любой организацией, вставшей на путь переезда в облако, стоит единственная задача – повышение качества сервисов и снижение затрат на эксплуатацию. А поскольку миграция в большинстве своем возможна без остановки сервиса, это является ее выгодным преимуществом. Бесшовность, отсутствие шероховатости и прозрачность, достигаемая в условиях грамотно спланированного процесса переезда на облачную площадку, делают облако не решением, а настоящей стратегией.

Примеры миграции в облако

Сегодня можно найти большое количество кейсов, демонстрирующих успешную миграцию ИТ-инфраструктуры в облако IaaS-провайдера. В своих статьях мы часто публикуем истории успеха компаний, клиентов «ИТ-ГРАД», использующих облачные технологии для решения актуальных и востребованных задач. Одни используют облако в качестве дополнительной площадки, где размещены некритичные сервисы, другие – наоборот, полностью переносят инфраструктуру в облако с размещением жизненно важных для компании решений.

Delivery Clubабсолютный лидер российского рынка по заказу доставки еды, является примером компании, осуществившей перенос всех сервисов в облако провайдера. Поскольку заказ еды через интернет является достаточно востребованной услугой, наблюдался постоянный рост нагрузок на сервисы Delivery Club, что требовало быстрой реакции. Миграция в облако решила проблему. Теперь все сервисы компании виртуализированы и полностью отсутствует связка используемых серверов с физическими.

Миграция инфраструктуры компании Delivery Club в облако IaaS-провайдера

Для Delivery Club облако оказалось выгоднее и удобнее в плане администрирования, поддержки и обеспечения отказоустойчивости. Миграция в облако позволила компании не задумываться о замене или покупке новых серверов, а динамическое управление всем пулом выделенных ресурсов оказалось не только выгодным, но и надежным решением.

Подробнее о миграции в облако IaaS компании Delivery Club

Автомобильный холдинг «Терра-авто» тоже выполнил последовательную, постепенную миграцию в облако провайдера.

Миграция инфраструктуры компании «Терра-авто» в облако IaaS-провайдера

Компания считает себя полностью облачным холдингом, ведь, помимо миграции серверной инфраструктуры, в облаке поставщика разместили телекоммуникационную составляющую, включая почтовые сервисы, а также реализовали фильтрацию трафика.

Подробнее о миграции в облако IaaS компании «Терра-авто»

Еще один яркий пример постепенной миграции в облако – поэтапная трансформация инфраструктуры компании NETFLIX , о которой мы рассказывали в одной из предыдущих статей . Процесс миграции занял несколько лет, поскольку пришлось полностью пересмотреть концепцию предоставления сервиса и отказаться от решений, размещенных в локальном ЦОД копании.

Миграция инфраструктуры NETFLIX в облако провайдера

В результате планового и поэтапного перехода с локальных серверов NETFLIX перенесли платежную и биллинговую инфраструктуру, платформу больших данных, службы видеотрансляции, систему управления данными клиентов и сотрудников. И это далеко не полный список.

Подробнее о миграции в облако IaaS компании NETFLIX

Ошибки и подводные камни миграции

Нередко при миграции в облако компании допускают ошибки, а все потому, что не уделяют должного внимания некоторым важным деталям. Но если соблюдать установленные рекомендации и действовать по плану, конечный результат будет оправданным и ожидаемым.

Ошибка 1. Отсутствие схемы зависимости приложений

 

При миграции в облако следует уделить внимание схеме зависимости приложений друг от друга и инфраструктуры в целом. Результаты лучше всего отражать визуально в виде карты зависимостей. Допустим, приложения A, B, C используют одну и ту же базу данных. Следовательно, необходимо учесть это и проработать механизм комбинированного перемещения в облако. Если этого не сделать, велика вероятность некорректной работы приложения.

Пример схемы зависимости приложений

Ошибка 2. Отсутствие плана миграции

 

Что вы будете переносить в облако, в какой последовательности, в какой момент, в какие сроки? До начала миграции подготовьте ответы на эти и другие вопросы, отобразив основные шаги в плане миграции. План позволяет прописать каждый этап переезда, избавляя от хаотичных действий и необдуманных шагов. Если в инфраструктуре компании существуют приложения, перенос которых невозможно разделить на части, следует придерживаться варианта единовременного, неделимого переноса и максимального контроля каждого выполненного шага. Анализ ситуации и выявление ошибок на ранних этапах помогут сэкономить время и добиться желаемых результатов.

Ошибка 3. Запуск миграции без предварительных тестов

Прежде чем мигрировать в облако, выберите надежного и проверенного хостинг-провайдера. В одной из статей мы уже рассказывали, как это делать. Выбрав поставщика, запросите тестовый доступ к облачной площадке и проработайте процессы миграции. Сначала перенесите в облако «легкий» сервис, оцените потраченное время, проверьте, как все работает, проанализируйте, нет ли ошибок, и перейдите к следующему сервису. Последовательно выполненные мероприятия по переносу инфраструктуры в дальнейшем дадут хорошие результаты.

Общепринятая схема миграции в облако

Чтобы миграция прошла успешно, следует придерживаться общепринятой схемы, которая включает в себя разработку плана, создание инфраструктуры в облаке, миграцию данных, тестирование инфраструктуры и запуск сервисов в облаке. Помните, что для каждой компании переезд в облако – процесс индивидуальный и требующий отдельного внимания. Каждый этап подразумевает решение как технических, так и организационных вопросов.

Шаг 1.

На первом этапе требуется выполнить инвентаризацию существующего ИТ-окружения и определиться с моделью облака.

  • Инвентаризация позволит оценить текущую картину имеющейся инфраструктуры. Сюда входит определение компонентов, какие из них являются важными, какие вспомогательными, как компоненты взаимодействуют друг с другом и так далее. Наличие такой документации облегчит процесс миграции и упростит задачу тестирования всех перенесенных в облако систем.
  • Кроме того, необходимо заранее решить, какая облачная модель лучше подойдет для реализации проекта: публичное, частное или гибридное облако. Наиболее востребованной моделью использования облачного окружения среди большинства компаний является гибридное облако.

Шаг 2. На этом этапе происходит поиск, оценка и выбор облачного провайдера с последующим тестированием возможностей облачной площадки и выполнением тестовой миграции.

  • Поиск и выбор поставщика услуг – достаточно серьезная задача, отнестись к которой необходимо со всей ответственностью. Вам необходимо удостовериться в надежности облачной площадки провайдера, убедиться, что она соответствует всем необходимым для реализации проекта требованиям.
  • Тестирование облачной площадки и запуск процесса тестовой миграции – это то, чему следует уделить отдельное внимание. На этом этапе необходимо проверить функционал облака, выполнить частичную миграцию сервисов и убедиться в их стабильном, корректном функционировании. Частичный перенос и последующее тестирование приложений помогут оперативно выявить и устранить возникшие ошибки.

Шаг 3. План или дорожная карта миграции позволяют контролировать все выполняемые шаги на пути переезда в облако.

  • Важно определиться со стратегией миграции, которая будет отражать детализированную информацию о переносимых в облако сервисов на всех этапах перехода с возможностью проверки и оценки каждого выполненного шага.
  • Кроме того, следует определиться со временем миграции, что зачастую гарантирует успех всей деятельности. Для этого необходимо выделить наиболее критичные сервисы, понять, в какой период они менее всего задействованы, и запланировать на указанное время перенос в облако.

Шаг 4. После того как выполнены вышеуказанные шаги, можно приступать к процессу миграции, придерживаясь вышеупомянутой стратегии. Если переносимая инфраструктура сложная и разветвленная, следует двигаться поэтапно. Если перенос некоторых сервисов не удается разделить на части, полный переход является единственным вариантом переноса.

Шаг 5. Этот этап является заключительным, поскольку здесь выполняется проверка и тестирование перенесенных сервисов, а в случае отсутствия ошибок и успешности выполненного процесса – вывод сервисов в продакшен. Эта схема подходит при миграции рабочих нагрузок и ИТ-инфраструктуры как с физических, так и с виртуальных сред в виртуальную среду или облако хостинг-провайдера.

Способы миграции в облако

Существует несколько способов миграции в облако. Какой вариант подойдет именно вам, зависит от ситуации. Это может быть перенос физической ИТ-инфраструктуры в виртуальную среду, перенос локальной виртуальной инфраструктуры в облако, переезд из облака одного поставщика в облако другого провайдера. Ниже рассмотрим возможные варианты миграции более подробно.

Вариант 1: Импорт-экспорт vApp / VM

 

Этот вариант подходит для сценария, в котором уже существует виртуальная инфраструктура на базе VMware, но возникла необходимость переезда в облако хостинг провайдера. Поскольку виртуальное окружение VMware представляет собой набор виртуальных машин, заключенных в vApp, существует возможность мигрировать как одну, так и несколько ВМ.

Пример экспорта vApp

Поскольку отдельно взятая ВМ представляет собой набор виртуальных дисков, характеристик и конфигураций, все это возможно экспортировать в файл формата OVF/ OVA (унифицированный формат распространения готовых виртуальных машин), который позже используется для экспорта/импорта на платформу виртуализации VMware vSphere и не только. Таким же способом можно импортировать/экспортировать содержимое vApp.

Вариант 2: vCloud Connector

 

С помощью инструмента VMware vCloud Connector вы можете объединять облака различного формата и переносить виртуальные машины, vApp в облако хостинг-провайдера и обратно. Для этого необходимо выполнить связку соответствующих инфраструктур друг с другом и, используя интуитивно понятный графический интерфейс, запустить задачу, к примеру, копирования одной или нескольких виртуальных машин в облако поставщика.

Пример копирования ВМ из одного облака в другое, используя vCloud Connector

После успешного выполнения операции следует убедиться в корректности функционирования перенесенной инфраструктуры. Более подробно о работе с VMware vCloud Connector читайте здесь.

Вариант 3: Миграция на уровне сервисов

 

Миграция на уровне сервисов – еще один из наиболее часто используемых вариантов. Суть метода заключается в создании дублирующего сервиса на стороне хостинг-провайдера и запуска синхронизации с имеющимся сервисом, установленным локально. После того как процедура закончилась успешно, локальный сервис выводится из эксплуатации. Примером выступает миграция Active Directory, где применяется следующий алгоритм:

  • Организуется сетевая связность между локальной инфраструктурой и облаком провайдера.
  • На облачной площадке поставщика разворачивается необходимое количество новых виртуальных машин, в которых настраиваются контроллеры домена AD с до­бавлением их в имеющийся лес.
  • Затем база данных Active Directory реплицируется с работающими контроллерами локальной инфраструктуры в облако.
  • После завершения репликации данных переназначаются мастера ролей операций на облачные контроллеры и убираются роли контроллеров домена с серверов в локальной инфраструктуре.
  • После проверки исправной работы сервисов отключаются учетные записи старых контроллеров, после чего они выводятся из локального использования.
Вариант 4: Конвертация, или «горячее» клонирование

 

Утилита vCenter Converter используется для выполнения конвертации физического сервера в виртуальную машину, фонового копирования и переноса работающей операционной системы в облако провайдера. Поскольку в таком формате переносится работающий сервис физического узла, конвертация носит название «горячее клонирование». В процессе конвертации основной сервер продолжает работу и останавливается только на время переключения. При работе с VMware vCenter Converter необходимо выбрать, что будет конвертироваться. Основной метод работы подразумевает конвертирование работающего компьютера или сервера (Powered-on machine), который может быть физическим или виртуальным.

Пример работы с инструментом VMware vCenter Converter

При корректном подключении VMware vCenter Converter понимает, какую операционную систему предстоит мигрировать, определяя при этом диски и разделы, сетевые интерфейсы, оперативную память и процессоры. Эти параметры используются для создания новой виртуальной машины на ESXi-хосте.

Вариант 5: Конвертация, или «холодное» клонирование

 

Помимо «горячего» клонирования, с помощью VMware vCenter Converter можно выполнять «холодное» клонирование, или офлайн-миграцию с остановкой сервера на время переноса и переустановки сервисов физической машины в виртуальную. При таком варианте клонирования рабочая машина останавливается, создается образ жесткого диска и выполняется конвертация в ВМ. Для серверов Active Directory, баз данных, почтовых серверов рекомендуется использовать такой вид клонирования.

Как работает «холодное» клонирование? По сути, производится снятие образов физических дисков и преобразование их в формат виртуальных дисков, после чего происходит передача на сервер виртуализации в облако провайдера. Такой способ миграции имеет существенные преимущества: создание образов производится на блочном уровне, поддерживается большое количество ОС, а вероятность успешной миграции в виртуальную среду существенно повышается.

Вариант 6: Установка с нуля

 

Установка с нуля – еще один вариант миграции, распространенный на практике. Для этого в облачной инфраструктуре провайдера создается ВМ, на которую устанавливается ОС и необходимое ПО, а также конфигурируются требуемые сервисы. После чего выполняется переключение клиентов на использование нового сервера, а старый выводится из обихода.

При развертывании инфраструктуры в облаке на базе VMware предоставляется доступ к консоли vCloud Director, в которой формируется инфраструктура согласно требованиям проекта. Используя интуитивно понятный интерфейс, здесь создаются виртуальные машины, производится настройка сетевых параметров, конфигурация необходимых сервисов и другое.

Заключение

Поскольку сегодня многие компании отдают предпочтение облаку в модели IaaS , вопрос миграции на облачную площадку приобретает все большую и большую актуальность. Ускорить этот процесс и свести на нет возможные ошибки поможет правильно выбранная тактика, заранее определенная стратегия и соблюдение общепринятых рекомендаций.

Нарушения внимания: виды и характеристика

Можно выделить следующие виды нарушений внимания: 

  • снижение устойчивости;
  • уменьшение объема;
  • нарушение переключения.

Снижение устойчивости внимания

Снижение устойчивости внимания вызывается снижением концентрации внимания. Когда концентрация снижается либо колеблется, это может привести к снижению устойчивости внимания. Низкая устойчивость внимания является причиной снижения эффективности целенаправленной познавательной деятельности, а также вызывает возникновение трудностей в мыслительной деятельности. Для того, чтобы внимание было сосредоточенным и устойчивым, необходимо первоначально фиксировать его на объекте. 

У психически больных людей наблюдаются нарушения и зрительного, и слухового внимания. По методике Шульте, которой по таблицам необходимо искать числа, выявляются результаты, которые превосходят норму по количеству затраченного времени. Наблюдается общий уровень замедленности работы с сильно выраженной неравномерностью психической деятельности. У некоторых больных наблюдается снижение скорости отыскивания чисел, а время, которое они затрачивают на их отыскивание, наоборот, увеличивается. Часто происходит удваивание времени из-за того, что больные теряют числа на таблице и не видят их.

Проводя исследование с помощью методики В.М. Когана по дифференциации совмещенных признаков, выявилось, что больным людям по сравнению со здоровыми свойственно затрачивать большее количество времени на раскладывание карточек. Необходимо пересчитывать карточки и раскладывать их по цветам. Занимаясь выполнением одновременно двух задач, больным людям свойственно допускать значительно большее количество ошибок. В исследованиях, которые проводили Б. В. Зейгарник, Д. Д. Федотовым, Н. Г. Тихомировой, доказана истощаемость и колебание активного внимания больных людей.

У людей с поражённой ЦНС часто наблюдаются проблемы со слуховым вниманием, так как его объектом выступает концентрация внимания на речевой деятельности. Речь определяет опосредованность внимания, она занимает важное место в развитии его устойчивости. Когда ребёнок овладевает речью, он учится тому, какими способами можно управлять своим вниманием. Функция второй сигнальной системы – регулирующая, с помощь которой возбуждение становится направленным и локализованным в коре головного мозга. При помощи речи ребёнок обучается по-особенному видеть мир. Активности речевой деятельности дошкольника свойственно быть направленной в сторону значения. Ребенок делается более внимательным как к звукам речи, так и к содержанию, смыслу слов, он может мысленно представить себе предметы, их свойства, действия с ними.

Как отмечал Э. И. Леонгард, около половины детей младшего школьного возраста с умственной отсталостью либо не могут использовать словесную инструкцию, либо словесная инструкция не оказывает никакого влияния на их деятельность. У них затруднена выработка произвольного внимания. 

Уменьшение объёма внимания

Уменьшение объема внимания является количественным сужением совокупности всех раздражителей ввиду нарушения способности к их удержанию. Таким образом, к примеру, наблюдается сужение объёма внимания у умственно отсталых детей в сравнении с их нормальными сверстниками. Они могут смотреть, но не видеть, слушать, но не слышать. Глядя на любой предмет, им свойственно видеть в нём меньшее количество отличительных признаков, чем нормально развивающемуся ребенку. Это является одним из факторов, почему таким детям сложно ориентироваться на улице, в помещении и, особенно, в почти не знакомых местах.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

У людей с эпилепсией из-за высокого уровня инертности протекания психических процессов наблюдается зацикленность на многочисленных деталях объектов. Это выступает причиной, почему они не могут сосредотачивать внимание на большом объёме материала. Людям с шизофренией свойственно не удерживать объём внимания по несколько других причинах. Они ничем не мотивируют удержание объема внимания.

У них не получается удержать объём, потому что они стараются познать выхолощенный смысл фразы. Их речи свойственны резонерские рассуждения, она является цепочкой витиеватых, бессмысленных и бесплодных мудрствований.

Как считал Ж. Пиаже, поле внимания индивидов является узким, потому что им трудно, а иногда и невозможно провести мыслительный синтез. Именно это наблюдается у большего количества детей с отклонениями в развитии. Нормально развивающемуся ребенку дошкольного возраста свойственно видеть и замечать многое, однако он не может рационально организовывать свои наблюдения.

Чтобы увеличить объем внимания, нужно не просто вовлекать с каждым разом большее количество учитываемых признаков, но и ассимилировать их, включать в структуру опыта. Для этого необходима сохранность соответствующих механизмов.

Нарушение переключения внимания

Нарушения переключения внимания является нарушением лабильного перехода от одного стереотипа выполнения деятельности к другому, нарушением способности оттормаживать предыдущие способы деятельности.

Нарушение переключения внимания у разных категорий больных людей проявляется по-своему. У людей с шизофренией отмечается лабильность протекания мыслительной деятельности, им свойственно быстро и свободно переключаться с одного объекта на другой. Но выбирая новые способы деятельности, огромное значение придаётся их собственная мотивация. Такая лёгкость в переключении внимания усугубляется тем, что отсутствует осмысленность, а действия являются выхолощенными.

Умственно отсталым и больным эпилепсией характерно испытывание особых трудностей при переключении с одного на другое задание. В их деятельности особенно проявляется застреваемость или «соскальзывание» на способ решения задания, который им хорошо знаком. Они не умеют распределять внимание между различными видами деятельности. Они не выполняют одновременно два задания, например, не могут рисовать и рассказывать стихотворение.

Синдромы нарушений внимания

Рассеянностью называются снижения способности долгое время концентрировать внимание, сосредотачиваться на чём-то одном, происходят постоянные переходы от одного явления к другому, не останавливаясь ни на чём. Рассеянность чаще всего проявляется при утомлении, при астенических состояниях разного генеза и может сочетаться с повышенной истощаемостью внимания.

Повышенной отвлекаемостью является чрезмерная подвижность внимания, постоянный переход от одного вида деятельности к другому. При этом никакое действие не будет доведено до конца. Повышенная отвлекаемость наблюдается при маниакальных состояниям, когда она связывается с ускорением ассоциативных процессов.

Инертность внимания – это, наоборот, малая подвижность внимания, при которой нарушено переключение внимания, это своего рода патологическая фиксация внимания.

Апрозексией называется полное отсутствие внимания.

аналоговая часть схемы должна быть отделена от остальной части, а при ее разводке должны соблюдаться особые методы и правила

Из-за существенных отличий аналоговой схемотехники от цифровой, аналоговая часть схемы должна быть отделена от остальной части, а при ее разводке должны соблюдаться особые методы и правила. Эффекты, возникающие из-за неидеальности характеристик печатных плат, становятся особенно заметными в высокочастотных аналоговых схемах, но погрешности общего вида, описанные в этой статье, могут оказывать воздействие на качественные характеристики устройств, работающих даже в звуковом диапазоне частот.

Намерением этой статьи является обсуждение распространенных ошибок, совершаемых разработчиками печатных плат, описание воздействия этих ошибок на качественные показатели и рекомендации по разрешению возникших проблем.

Лишь в редких случаях печатная плата аналоговой схемы может быть разведена так, чтобы вносимые ею воздействия не оказывали никакого влияния на работу схемы. В то же время, любое такое воздействие может быть минимизировано так, чтобы характеристики аналоговой схемы устройства были такими же, как и характеристики модели и прототипа.

Разработчики цифровых схем могут скорректировать небольшие ошибки на изготовленной плате, дополняя ее перемычками или, наоборот, удаляя лишние проводники, внося изменения в работу программируемых микросхем и т.п., переходя очень скоро к следующей разработке. Для аналоговой схемы дело обстоит не так. Некоторые из распространенных ошибок, обсуждаемых в этой статье, не могут быть исправлены дополнением перемычек или удалением лишних проводников. Они могут и будут приводить в нерабочее состояние печатную плату целиком.

Очень важно для разработчика цифровых схем, использующего такие способы исправления, прочесть и понять материал, изложенный в этой статье, заблаговременно, до передачи проекта в производство. Немного внимания, уделенного при разработке, и обсуждение возможных вариантов помогут не только предотвратить превращение печатной платы в утильсырье, но и уменьшить стоимость из-за грубых ошибок в небольшой аналоговой части схемы. Поиск ошибок и их исправление может привести к потерям сотен часов. Макетирование может сократить это время до одного дня или менее. Макетируйте все свои аналоговые схемы

Шум и помехи являются основными элементами, ограничивающими качественные характеристики схем. Помехи могут как излучаться источниками, так и наводиться на элементы схемы. Аналоговая схема часто располагается на печатной плате вместе с быстродействующими цифровыми компонентами, включая цифровые сигнал-процессоры (DSP).

Высокочастотные логические сигналы создают значительные радиочастотные помехи (RFI). Количество источников излучения шума огромно: ключевые источники питания цифровых систем, мобильные телефоны, радио и телевидение, источники питания ламп дневного света, персональные компьютеры, грозовые разряды и т.д. Даже если аналоговая схема работает в звуковом частотном диапазоне, радиочастотные помехи могут создавать заметный шум в выходном сигнале.

Выбор конструкции печатной платы является важным фактором, определяющим механические характеристики при использовании устройства в целом. Для изготовления печатных плат используются материалы различного уровня качества. Наиболее подходящим и удобным для разработчика будет, если изготовитель печатных плат находится неподалеку. В этом случае легко осуществить контроль удельного сопротивления и диэлектрической постоянной — основных параметров материала печатной платы. К сожалению, этого бывает недостаточно и часто необходимо знание других параметров, таких как воспламеняемость, высокотемпературная стабильность и коэффициент гигроскопичности. Эти параметры может знать только производитель компонентов, используемых при производстве печатных плат.

Слоистые материалы обозначаются индексами FR (flame resistant, сопротивляемость к воспламенению) и G. Материал с индексом FR-1 обладает наибольшей горючестью, а FR-5 — наименьшей. Материалы с индексами G10 и G11 обладают особыми характеристиками. Материалы печатных плат приведены в табл. 1.

Не используйте печатную плату категории FR-1. Есть много примеров использования печатных плат FR-1, на которых имеются повреждения от теплового воздействия мощных компонентов. Печатные платы этой категории более похожи на картон.

FR-4 часто используется при изготовлении промышленного оборудования, в то время, как FR-2 используется в производстве бытовой техники. Эти две категории стандартизованы в промышленности, а печатные платы FR-2 и FR-4 часто подходят для большинства приложений. Но иногда неидеальность характеристик этих категорий заставляет использовать другие материалы. Например, для очень высокочастотных приложений в качестве материала печатных плат используются фторопласт и даже керамика. Однако, чем экзотичнее материал печатной платы, тем выше может быть цена.

При выборе материала печатной платы обращайте особое внимание на его гигроскопичность, поскольку этот параметр може оказать сильный негативный эффект на желаемые характеристики платы — поверхностное сопротивление, утечки, высоковольтные изоляционные свойства (пробои и искрения) и механическая прочность. Также обращайте внимание на рабочую температуру. Участки с высокой температурой могут встречаться в неожиданных местах, например, рядом с большими цифровыми интегральными схемами, переключения которых происходят на высокой частоте. Если такие участки расположены непосредственно под аналоговыми компонентами, повышение температуры может сказаться на изменении характеристик аналоговой схемы.

Категория

Компоненты, комментарии

FR-1

бумага, фенольная композиция: прессование и штамповка при комнатной температуре, высокий коэффициент гигроскопичности

FR-2

бумага, фенольная композиция: применимый для односторонних печатных плат бытовой техники, невысокий коэффициент гигроскопичности

FR-3

бумага, эпоксидная композиция: разработки с хорошими механическими и электрическими характеристиками

FR-4

стеклоткань, эпоксидная композиция: прекрасные механические и электрические свойства

FR-5

стеклоткань, эпоксидная композиция: высокая прочность при повышенных температурах, отсутствие воспламенения

G10

стеклоткань, эпоксидная композиция: высокие изоляционные свойства, наиболее высокая прочность стеклоткани, низкий коэффициент гигроскопичности

G11

стеклоткань, эпоксидная композиция: высокая прочность на изгиб при повышенных температурах, высокая сопротивляемость растворителям

После того, как материал печатной платы выбран, необходимо определить толщину фольги печатной платы. Этот параметр в первую очередь выбирается исходя из максимальной величины протекающего тока. По возможности, старайтесь избегать применения очень тонкой фольги.

Количество слоев печатной платы

В зависимости от общей сложности схемы и качественных требований разработчик должен определить количество слоев печатной платы.

Однослойные печатные платы

Очень простые электронные схемы выполняются на односторонних платах с использованием дешевых фольгированных материалов (FR-1 или FR-2) и часто имеют много перемычек, напоминая двухсторонние платы. Такой способ создания печатных плат рекомендуется только для низкочастотных схем. По причинам, которые будут описаны ниже, односторонние печатные платы в большой степени восприимчивы к наводкам. Хорошую одностороннюю печатную плату достаточно сложно разработать из-за многих причин. Тем не менее хорошие платы такого типа встречаются, но при их разработке требуется очень многое обдумывать заранее.

Двухслойные печатные платы

На следующем уровне стоят двухсторонние печатные платы, которые в большинстве случаев используют в качестве материала подложки FR-4, хотя иногда встречается и FR-2. Применение FR-4 более предпочтительнее, поскольку в печатных платах из этого материала отверстия получаются более лучшего качества. Схемы на двухсторонних печатных платах разводятся гораздо легче, т.к. в двух слоях проще осуществить разводку пересекающихся трасс. Однако для аналоговых схем пересечение трасс выполнять не рекомендуется. Где возможно, нижний слой (bottom) необходимо отводить под полигон земли, а остальные сигналы разводить в верхнем слое (top). Использование полигона в качестве земляной шины дает несколько преимуществ:

  • общий провод является наиболее часто подключаемым в схеме проводом; поэтому резонно иметь «много» общего провода для упрощения разводки
  • увеличивается механическая прочность платы
  • уменьшается сопротивление всех подключений к общему проводу, что, в свою очередь, уменьшает шум и наводки
  • увеличивается распределенная емкость для каждой цепи схемы, помогая подавлять излучаемый шум
  • полигон, являющийся экраном, подавляет наводки, излучаемые источниками, располагающимися со стороны полигона

Двухсторонние печатные платы, несмотря на все свои преимущества, не являются лучшими, особенно для малосигнальных или высокоскоростных схем. В общем случае, толщина печатной платы, т.е. расстояние между слоями металлизации, равняется 1,5 мм, что слишком много для полной реализации некоторых преимуществ двухслойной печатной платы, приведенных выше. Распределенная емкость, например, слишком мала из-за такого большого интервала.

Многослойные печатные платы

Для ответственных схемотехнических разработок требуются многослойные печатные платы (МПП). Некоторые причины их применения очевидны:

  • такая же удобная, как и для шины общего провода, разводка шин питания; если в качестве шин питания используются полигоны на отдельном слое, то довольно просто с помощью переходных отверстий осуществить подводку питания к каждому элементу схемы
  • сигнальные слои освобождаются от шин питания, что облегчает разводку сигнальных проводников
  • между полигонами земли и питания появляется распределенная емкость, которая уменьшает высокочастотный шум

Кроме этих причин применения многослойных печатных плат существуют другие, менее очевидные:

  • лучшее подавление электромагнитных (EMI) и радиочастотных (RFI) помех благодаря эффекту отражения (image plane effect), известному еще во времена Маркони. Когда проводник размещается близко к плоской проводящей поверхности, большая часть возвратных высокочастотных токов будет протекать по плоскости непосредственно под проводником. Направление этих токов будет противоположно направлению токов в проводнике. Таким образом, отражение проводника в плоскости создает линию передачи сигнала. Поскольку токи в проводнике и в плоскости равны по величине и противоположны по направлению, создается некоторое уменьшение излучаемых помех. Эффект отражения эффективно работает только при неразрывных сплошных полигонах (ими могут быть как полигоны земли, так и полигоны питания). Любое нарушение целостности будет приводить к уменьшению подавления помех.
  • снижение общей стоимости при мелкосерийном производстве. Несмотря на то, что изготовление многослойных печатных плат обходится дороже, их возможное излучение меньше, чем у одно- и двухслойных плат. Следовательно, в некоторых случаях применение лишь многослойных плат позволит выполнить требования по излучению, поставленные при разработке, и не проводить дополнительных испытаний и тестирований. Применение МПП может снизить уровень излучаемых помех на 20 дБ по сравнению с двухслойными платами.
Порядок следования слоев

У неопытных разработчиков часто возникает некоторое замешательство по поводу оптимального порядка следования слоев печатной платы. Возьмем для примера 4-слойную плату, содержащую два сигнальных слоя и два полигонных слоя — слой земли и слой питания. Какой порядок следования слоев лучший? Сигнальные слои между полигонами, которые будут служить экранами? Или же сделать полигонные слои внутренними, чтобы уменьшить взаимовлияние сигнальных слоев?

При решении этого вопроса важно помнить, что часто расположение слоев не имеет особого значения, поскольку все равно компоненты располагаются на внешних слоях, а шины, подводящие сигналы к их выводам, порой проходят через все слои. Поэтому любые экранные эффекты представляют собой лишь компромисс. В данном случае лучше позаботиться о создании большой распределенной емкости между полигонами питания и земли, расположив их во внутренних слоях.

Другим преимуществом расположения сигнальных слоев снаружи является доступность сигналов для тестирования, а также возможность модификации связей. Любой, кто хоть раз изменял соединения проводников, располагающихся во внутренних слоях, оценит эту возможность.

Для печатных плат с более, чем четырьмя слоями, существует общее правило располагать высокоскоростные сигнальные проводники между полигонами земли и питания, а низкочастотным отводить внешние слои.

Заземление

Хорошее заземление — общее требование насыщенной, многоуровневой системы. И оно должно планироваться с первого шага дизайнерской разработки.

Основное правило: разделение земли.

Разделение земли на аналоговую и цифровую части — один из простейших и наиболее эффективных методов подавления шума. Один или более слоев многослойной печатной платы обычно отводится под слой земляных полигонов. Если разработчик не очень опытен или невнимателен, то земля аналоговой части будет непосредственно соединена с этими полигонами, т.е. аналоговый возвратный ток будет использовать такую же цепь, что и цифровой возвратный ток. Авторазводчики работают примерно также и объединяют все земли вместе.

Если переработке подвергается ранее разработанная печатная плата с единым земляным полигоном, объединяющим аналоговую и цифровую земли, то необходимо сначала физически разделить земли на плате (после этой операции работа платы становится практически невозможной). После этого производятся все подключения к аналоговому земляному полигону компонентов аналоговой схемы (формируется аналоговая земля) и к цифровому земляному полигону компонентов цифровой схемы (формируется цифровая земля). И лишь после этого в источнике производится объединение цифровой и аналоговой земли.

Другие правила формирования земли:

  • Шины питания и земли должны находится под одним потенциалом по переменному току, что подразумевает использование конденсаторов развязки и распределенной емкости
  • Не допускайте перекрытий аналоговых и цифровых полигонов (рис. 1). Располагайте шины и полигоны аналогового питания над полигоном аналоговой земли (аналогично для шин цифрового питания). Если в каком-либо месте существует перекрытие аналогового и цифрового полигона, распределенная емкость между перекрывающимися участками будет создавать связь по переменному току, и наводки от работы цифровых компонентов попадут в аналоговую схему. Такие перекрытия аннулируют изоляцию полигонов

  • Разделение не означает электрической изоляции аналоговой от цифровой земли (рис. 2). Они должны соединяться вместе в каком-то, желательно одном, низкоимпедансном узле. Правильная, с точки зрения земли, система имеет только одну землю, которая является выводом заземления для систем с питанием от сетевого переменного напряжения или общим выводом для систем с питанием от постоянного напряжения (например, аккумулятора). Все сигнальные токи и токи питания в этой схеме должны возвращаться к этой земле в одну точку, которая будет служить системной землей. Такой точкой может быть вывод корпуса устройства. Важно понимать, что при подсоединении общего вывода схемы к нескольким точкам корпуса могут образовываться земляные контуры. Создание единственной общей точки объединения земель является одним из наиболее трудных аспектов системного дизайна

  • По возможности разделяйте выводы разъемов, предназначенные для передачи возвратных токов — возвратные токи должны объединяться только в точке системной земли. Старение контактов разъемов, а также частая расстыковка их ответных частей приводит к увеличению сопротивления контактов, следовательно, для более надежной работы необходимо использование разъемов с некоторым количеством дополнительных выводов. Сложные цифровые печатные платы имеют много слоев и содержат сотни или тысячи проводников. Добавление еще одного проводника редко создает проблему в отличие от добавляемых дополнительных выводов разъемов. Если это не удается сделать, то необходимо создавать два проводника возвратного тока для каждой силовой цепи на плате, соблюдая особые меры предосторожности.
  • Важно отделять шины цифровых сигналов от мест на печатной плате, где расположены аналоговые компоненты схемы. Это предполагает изоляцию (экранирование) полигонами, создание коротких трасс аналоговых сигналов и внимательное размещение пассивных компонентов при наличии рядом расположенных шин высокоскоростных цифровых и ответственных аналоговых сигналов. Шины цифровых сигналов должны разводиться вокруг участков с аналоговыми компонентами и не перекрываться с шинами и полигонами аналоговой земли и аналогового питания. Если этого не делать, то разработка будет содержать новый непредусмотренный элемент — антенну, излучение которой будет воздействовать на высокоимпедансные аналоговые компоненты и проводники (рис. 3)

Почти все сигналы тактовых частот являются достаточно высокочастотными сигналами, поэтому даже небольшие емкости между трассами и полигонами могут создавать значительные связи. Необходимо помнить, что не только основная тактовая частота может вызывать проблему, но и ее высшие гармоники.

  • Хорошей концепцией является размещение аналоговой части схемы вблизи к входным/выходным соединениям платы. Разработчики цифровых печатных плат, использующие мощные интегральные схемы, часто склонны разводить шины шириной 1 мм и длиной несколько сантиметров для соединения аналогововых компонентов, полагая, что малое сопротивление трассы поможет избавиться от наводок. То, что при этом получается, представляет собой протяженный пленочный конденсатор, на который будут наводиться паразитные сигналы от цифровых компонентов, цифровой земли и цифрового питания, усугубляя проблему
Пример хорошего размещения компонентов

На рисунке 4 показан возможный вариант размещения всех компонентов на плате, включая источник питания. Здесь используются три отделенных друг от друга и изолированных полигона земли/питания: один для источника, один для цифровой схемы и один для аналоговой. Цепи земли и питания аналоговой и цифровой частей объединяются только в источнике питания. Высокочастоный шум отфильтровывается в цепях питания дросселями. В этом примере высокочастотные сигналы аналоговой и цифровой частей отнесены друг от друга. Такой дизайн имеет очень высокую вероятность на благоприятный исход, поскольку обеспечено хорошее размещение компонентов и следование правилам разделения цепей.

Имеется лишь один случай, когда необходимо объединение аналоговых и цифровых сигналов над областью полигона аналоговой земли. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи размещаются в корпусах с выводами аналоговой и цифровой земли. Принимая во внимание предыдущие рассуждения, можно предположить, что вывод цифровой земли и вывод аналоговой земли должны быть подключены к шинам цифровой и аналоговой земли соответственно. Однако в данном случае это не верно.

Названия выводов (аналоговый или цифровой) относятся лишь к внутренней структуре преобразователя, к его внутренним соединениям. В схеме эти выводы должны быть подключены к шине аналоговой земли. Соединение может быть выполнено и внутри интегральной схемы, однако получить низкое сопротивление такого соединения довольно сложно из-за топологических ограничений. Поэтому при использовании преобразователей предполагается внешнее соединение выводов аналоговой и цифровой земли. Если этого не сделать, то параметры микросхемы будут значительно хуже приведенных в спецификации.

Необходимо учитывать то, что цифровая элементы преобразователя могут ухудшать качественные характеристики схемы, привнося цифровые помехи в цепи аналоговой земли и аналогового питания. При разработке преобразователей учитывается это негативное воздействие так, чтобы цифровая часть потребляла как можно меньше мощности. При этом помехи от переключений логических элементов уменьшаются. Если цифровые выводы преобразователя не сильно нагружены, то внутренние переключения обычно не вызывают особых проблем. При разработке печатной платы, содержащей АЦП или ЦАП, необходимо должным образом отнестись к развязке цифрового питания преобразователя на аналоговую землю.

Частотные характеристики пассивных компонентов

Для правильной работы аналоговых схем весьма важен правильный выбор пассивных компонентов. Начинайте дизайнерскую разработку с внимательного рассмотрения высокочастотных характеристик пассивных компонентов и предварительного размещения и компоновки их на эскизе платы.

Большое число разработчиков совершенно игнорируют частотные ограничения пассивных компонентов при использовании в аналоговой схемотехнике. Эти компоненты имеют ограниченные частотные диапазоны и их работа вне специфицированной частотной области может привести к непредсказуемым результатам. Кто-то может подумать, что это обсуждение касается только высокоскоростных аналоговых схем. Однако, это далеко не так — высокочастотные сигналы достаточно сильно воздействуют на пассивные компоненты низкочастотных схем посредством излучения или прямой связи по проводникам. Например, простой низкочастотный фильтр на операционном усилителе может легко превращаться в высокочастотный фильтр при воздействии на его вход высокой частоты.

Резисторы

Высокочастотные характеристики резисторов могут быть представлены эквивалентной схемой, приведенной на рисунке 5.

Обычно применяются резисторы трех типов:

  1. Проволочные
  2. Углеродные композитные
  3. Пленочные

Не надо иметь много воображения, чтобы понять, как проволочный резистор может превращаться в индуктивность, поскольку он представляет собой катушку с проводом из высокоомного металла. Большинство разработчиков электронных устройств не имеют понятия о внутренней структуре пленочных резисторов, которые также представляют собой катушку, правда, из металлической пленки. Поэтому пленочные резисторы также обладают индуктивностью, которая меньше, чем у проволочных резисторов. Пленочные резисторы с сопротивлением не более 2 кОм можно свободно использовать в высокочастотных схемах. Выводы резисторов параллельны друг другу, поэтому между ними существует заметная емкостная связь. Для резисторов с большим сопротивлением межвыводная емкость будет уменьшать полный импеданс на высоких частотах.

Конденсаторы

Высокочастотные характеристики конденсаторов могут быть представлены эквивалентной схемой, приведенной на рисунке 6.

Конденсаторы в аналоговых схемах используются в качестве элементов развязки и фильтрующих компонентов. Для идеального конденсатора реактивное сопротивление определяется по следующей формуле:

Следовательно, электролитический конденсатор емкостью 10 мкФ будет обладать сопротивлением 1,6 Ом на частоте 10 кГц и 160 мкОм на частоте 100 МГц. Так ли это?

В действительности, никто никогда не видел электролитического конденсатора с реактивным сопротивлением 160 мкОм. Обкладки пленочных и электролитических конденсаторов представляют собой свитые слои фольги, которые создают паразитную индуктивность. Эффект собственной индуктивности у керамических конденсаторов значительно меньше, что позволяет использовать их при работе на высоких частотах. Кроме этого, конденсаторы обладают током утечки между обкладками, который эквивалентен включенному параллельно их выводам резистору, добавляющему свое паразитное воздействие к воздействию последовательно включенного сопротивления выводов и обкладок. К тому же, электролит не является идеальным проводником. Все эти сопротивления складываясь создают эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Конденсаторы, используемые в качестве развязок должны обладать малым ESR, поскольку последовательное сопротивление ограничивает эффективность подавления пульсаций и помех. Повышение рабочей температуры довольно значительно увеличивает эквивалентное последовательное сопротивление и может привести к ухудшению характеристик конденсатора. Поэтому, если предполагается использование алюминиевого электролитического конденсатора при повышенной рабочей температуре, то необходимо использовать конденсаторы соответствующего типа (105°С).

Выводы конденсатора также вносят свой вклад в увеличение паразитной индуктивности. Для малых значений емкости важно оставлять длину выводов короткой. Сочетание паразитных индуктивности и емкости может создать резонансный контур. Полагая, что выводы имеют индуктивность порядка 8 нГн на один сантиметр длины, конденсатор емкостью 0,01 мкФ с выводами длиной по одному сантиметру будет иметь резонансную частоту около 12,5 МГц. Этот эффект известен инженерам, которые десятилетия назад разрабатывали электронные вакуумные приборы. Тот, кто восстанавливает антикварные радиоприемники и не знает об этом эффекте, сталкивается с множеством проблем.

При использовании электролитических конденсаторов необходимо следить за правильным подключением. Положительный вывод должен быть подключен к более положительному постоянному потенциалу. Неправильное подключение приводит к протеканию через электролитический конденсатор постоянного тока, что может вывести из строя не только сам конденсатор, но и часть схемы.

В редких случаях разность потенциалов по постоянному току между двумя точками в схеме может менять свой знак. Это требует применения неполярных электролитических конденсаторов, внутренняя структура которых эквивалентна двум полярным конденсаторам, соединенным последовательно.

Индуктивности

Высокочастотные характеристики индуктивностей могут быть представлены эквивалентной схемой, приведенной на рисунке 7.

Реактивное сопротивление индуктивности описывается следующей формулой:

Следовательно, индуктивность 10 мГн будет обладать реактивным сопротивлением 628 Ом на частоте 10 кГц, а на частоте 100 МГц — сопротивлением 6,28 МОм. Верно?

В действительности, не существует индуктивности с реактивным сопротивлением 6,28 МОм. Природу возникновения паразитного сопротивления легко понять — витки катушки выполнены из провода, обладающего некоторым сопротивлением на единицу длины. Паразитная емкость воспринимается труднее до тех пор, пока не принять во внимание то, что следующий виток катушки расположен вплотную к предыдущему, и между близко расположенными проводниками возникает емкостная связь. Паразитная емкость ограничивает верхнюю рабочую частоту. Небольшие проволочные индуктивности начинают становиться неэффективными в диапазоне 10…100 МГц.

Печатная плата

Сама печатная плата обладает характеристиками рассмотренных выше пассивных компонентов, правда, не столь очевидными.

Рисунок проводников на печатной плате может быть как источником, так и приемником помех. Хорошая разводка проводников уменьшает чувствительность аналоговой схемы к излучению источников.

Печатная плата восприимчива к излучению, поскольку проводники и выводы компонентов образовывают своеобразные антенны. Теория антенн представляет собой достаточно сложный предмет для изучения и не рассматривается в этой статье. Тем не менее, некоторые основы здесь приводятся.

Немного из теории антенн

Одним из основных типов антенн является штырь или прямой проводник. Такая антенна работает, потому что прямой проводник обладает паразитной индуктивностью и поэтому может концентрировать и улавливать излучение от внешних источников. Полный импеданс прямого проводника имеет резистивную (активную) и индуктивную (реактивную) составляющие.

На постоянном токе или низких частотах преобладает активная составляющая. При повышении частоты реактивная составляющая становится все более и более значимой. В диапазоне от 1 кГц до 10 кГц индуктивная составляющая начинает оказывать влияние, и проводник более не является низкоомным соединителем, а скорее выступает как катушка индуктивности.

Формула для расчета индуктивности проводника печатной платы выглядит следующим образом:

Обычно, трассы на печатной плате обладают значениями от 6 нГн до 12 нГн на сантиметр длины. Например, 10-сантиметровый проводник обладает сопротивлением 57 мОм и индуктивностью 8 нГн на см. На частоте 100 кГц реактивное сопротивление становится равным 50 мОм, а на более высоких частотах проводник будет представлять собой скорее индуктивность, чем активное сопротивление.

Правило штыревой антенны гласит, что она начинает ощутимо взаимодействовать с полем при своей длине около 1/20 от длины волны, а максимальное взаимодействие происходит при длине штыря, равной 1/4 от длины волны. Поэтому 10-сантиметровый проводник из примера в предыдущем параграфе начнет становиться довольно хорошей антенной на частотах выше 150 МГц. Необходимо помнить, что несмотря на то, что генератор тактовой частоты цифровой схемы может и не работать на частоте выше 150 МГц, в его сигнале всегда присутствуют высшие гармоники. Если на печатной плате присутствуют компоненты со штыревыми выводами значительной длины, то такие выводы также могут служить антеннами.

Другой основной тип антенн — петлевые антенны. Индуктивность прямого проводника сильно увеличивается, когда он изгибается и становится частью дуги. Увеличивающаяся индуктивность понижает частоту, на которой начинает происходить взаимодействие антенны с линиями поля.

Опытные дизайнеры печатных плат, достаточно хорошо разбирающиеся в теории петлевых антенн, знают, что нельзя создавать петли для критичных сигналов. Некоторые разработчики, однако, не задумываются об этом, и проводники возвратного и сигнального тока в их схемах представляют собой петли. Создание петлевых антенн легко показать на примере (рис. 8). Кроме того, здесь показано и создание щелевой антенны.

Рассмотрим три случая:

Вариант A — пример скверного дизайна. В нем вовсе не используется полигон аналоговой земли. Петлевой контур формируется земляным и сигнальным проводником. При прохождении тока возникают электрическое и перпендикулярное ему магнитное поля. Эти поля образовывают основу петлевой антенны. Правило петлевой антенны гласит, что для наибольшей эффективности длина каждого проводника должна быть равно половине длины волны принимаемого излучения. Однако, следует не забывать, что даже при 1/20 от длины волны петлевая антенна все еще остается достаточно эффективной.

Вариант Б лучше варианта A, но здесь присутствует разрыв в полигоне, вероятно, для создания определенного места для разводки сигнальных проводников. Пути сигнального и возвратного токов образуют щелевую антенну. Другие петли образуются в вырезах вокруг микросхем.

Вариант В — пример лучшего дизайна. Пути сигнального и возвратного тока совпадают, сводя на нет эффективность петлевой антенны. Заметьте, что в этом варианте также присутствуют вырезы вокруг микросхем, но они отделены от пути возвратного тока.

Теория отражения и согласования сигналов находится близко к теории антенн.

Когда проводник печатной платы поворачивает на угол 90° может возникнуть отражение сигнала. Это происходит, главным образом, из-за изменения ширины пути прохождения тока. В вершине угла ширина трассы увеличивается в 1.414 раза, что приводит к рассогласованию характеристик линии передачи, особенно распределенной емкости и собственной индуктивности трассы. Довольно часто необходимо повернуть на печатной плате трассу на 90°. Многие современные CAD-пакеты позволяют сглаживать углы проведенных трасс или проводить трассы в виде дуги. На рисунке 9 показаны два шага улучшения формы угла. Только последний пример поддерживает постоянной ширину трассы и минимизирует отражения.

Совет для опытных разводчиков печатных плат: оставляйте процедуру сглаживания на последний этап работ перед созданием каплеобразных выводов и заливкой полигонов. Иначе, CAD-пакет будет производить сглаживание дольше из-за более сложных вычислений.

Паразитные эффекты печатной платы

Между проводниками печатной платы, находящимися на разных слоях, возникает емкостная связь, когда они пересекаются. Иногда это может создать проблему. Проводники, находящиеся друг над другом на смежных слоях, создают длинный пленочный конденсатор. Емкость такого конденсатора рассчитывается по формуле, приведенной на рисунке 10.

Например, печатная плата может обладать следующими параметрами:

  • 4 слоя; сигнальный и слой полигона земли — смежные
  • межслойный интервал — 0,2 мм
  • ширина проводника — 0,75 мм
  • длина проводника — 7,5 мм

Типовое значение диэлектрической постоянной ER для FR-4 равняется 4.5.

Видно, что происходит удвоение амплитуды выходного сигнала на частотах, близких к верхнему пределу частотного диапазона ОУ. Это, в свою очередь, может привести к генерации, особенно на рабочих частотах антенны (выше 180 МГц).

Этот эффект порождает многочисленные проблемы, для решения которых, тем не менее, существует много способов. Самый очевидный из них — уменьшение длины проводников. Другой способ — уменьшение их ширины. Нет причины применения проводника такой ширины для подводки сигнала к инвертирующему входу, т.к. по этому проводнику протекает очень небольшой ток. Уменьшение длины трассы до 2,5 мм, а ширины до 0,2 мм приведет к уменьшению емкости до 0,1 пФ, а такая емкость уже не приведет к столь значительному подъему частотной характеристики. Еще один способ решения — удаление части полигона под инвертирующим входом и проводником, подходящим к нему.

Инвертирующий вход операционного усилителя, особенно, высокоскоростного, в большой степени склонен к генерации в схемах с высоким коэффициентом усиления. Это происходит из-за нежелательной емкости входного каскада ОУ. Поэтому, крайне важно уменьшить паразитную емкость и располагать компоненты обратной связи настолько близко к инвертирующему входу насколько это возможно. Если, несмотря на принятые меры, происходит возбуждение усилителя, то необходимо пропорционально уменьшить сопротивления резисторов обратной связи для изменения резонансной частоты цепи. Также может помочь и увеличение резисторов, правда, значительно реже, т.к. эффект возбуждения зависит и от импеданса схемы. При изменении резисторов обратной связи нельзя забывать и об изменении емкости корректирующего конденсатора. Также нельзя забывать и о том, что при уменьшении сопротивлении резисторов увеличивается потребляемая мощность схемы.

Ширину проводников печатной платы невозможно бесконечно уменьшить. Предельная ширина определяется как технологическим процессом, так и толщиной фольги. Если два проводника проходят близко друг к другу, то между ними образуется емкостная и индуктивная связь (рис. 12).

Зависимости, описывающие эти паразитные эффекты, достаточно сложны, чтобы их приводить в этой статье, но их можно найти в литературе, посвященной линиям передачи и полосковым линиям.

Сигнальные проводники не должны разводиться параллельно друг другу, исключая случаи разводки дифференциальных или микрополосковых линий. Зазор между проводниками должен быть минимум в три раза больше ширины проводников.

Емкость между трассами в аналоговых схемах может создать затруднения при больших сопротивлениях резисторов (несколько МОм). Относительно большая емкостная связь между инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя легко может привести к самовозбуждению схемы.

Всякий раз, когда при разводке печатной платы появляется необходимость в создании переходного отверстия, т.е. межслойного соединения (рис. 13), необходимо помнить, что при этом возникает также паразитная индуктивность. При диаметре отверстия после металлизации d и длине канала h индуктивность можно вычислить по следующей приближенной формуле:

Например, при d=0,4 мм и h=1,5 мм (достаточно распространенные величины) индуктивность отверстия равна 1,1 нГн.

Имейте в виду, что индуктивность отверстия вместе с такой же паразитной емкостью формируют резонансный контур, что может сказаться при работе на высоких частотах. Собственная индуктивность отверстия достаточно мала, и резонансная частота находится где-то в гигагерцовом диапазоне, но если сигнал в течение своего пути вынужден проходить через несколько переходных отверстий, то их индуктивности складываются (последовательное соединение), а резонансная частота понижается. Вывод: старайтесь избегать большого числа переходных отверстий при разводке ответственных высокочастотных проводников аналоговых схем. Другое негативное явление: при большом количестве переходных отверстий в полигоне земли могут создаваться петлевые участки. Наилучшая аналоговая разводка — все сигнальные проводники располагаются на одном слое печатной платы.

Кроме рассмотренных выше паразитных эффектов существуют еще такие, которые связаны с недостаточно чистой поверхностью платы.

Помните, что, если в схеме присутствуют большие сопротивления, то особое внимание следует уделить очистке платы. На заключительных операциях изготовления печатной платы должны удаляться остатки флюса и загрязнений. В последнее время при монтаже печатных плат достаточно часто применяются водорастворимые флюсы. Являясь менее вредными, они легко удаляются водой. Но при этом отмывка платы недостаточно чистой водой может привести к дополнительным загрязнениям, которые ухудшают диэлектрические характеристики. Следовательно, очень важно производить отмывку печатной платы с высокоимпедансной схемой свежей дистиллированной водой.

Развязка сигналов

Как уже отмечалось, помехи могут проникать в аналоговую часть схемы через цепи питания. Для уменьшения таких помех применяются развязывающие (блокировочные) конденсаторы, уменьшающие локальный импеданс шин питания.

Если необходимо развести печатную плату, на которой имеются и аналоговая, и цифровая части, то необходимо иметь хотя бы небольшое представление об электрических характеристиках логических элементов.

Типовой выходной каскад логического элемента содержит два транзистора, последовательно соединенные между собой, а также между цепями питания и земли (рис. 14).

Эти транзисторы в идеальном случае работают строго в противофазе, т.е. когда один из них открыт, то в этот же момент времени второй закрыт, формируя на выходе либо сигнал логической единицы, либо логического нуля. В установившемся логическом состоянии потребляемая мощность логического элемента невелика.

Ситуация кардинально меняется, когда выходной каскад переключается из одного логического состояния в другое. В этом случае в течение короткого промежутка времени оба транзистора могут быть открыты одновременно, а ток питания выходного каскада сильно увеличивается, поскольку уменьшается сопротивление участка пути тока от шина питания до шины земли через два последовательно соединенных транзистора. Потребляемая мощность скачкообразно возрастает, а затем также убывает, что приводит к локальному изменению напряжения питания и возникновению резкого, кратковременного изменения тока. Такие изменения тока приводят к излучению радиочастотной энергии. Даже на сравнительно простой печатной плате может быть десятки или сотни рассмотренных выходных каскадов логических элементов, поэтому суммарный эффект от их одновременной работы может быть очень большим.

Невозможно точно предсказать диапазон частот, в котором будут находиться эти выбросы тока, поскольку частота их возникновения зависит от множества причин, в том числе и от задержки распространения переключений транзисторов логического элемента. Задержка, в свою очередь, также зависит от множества случайных причин, возникающих в процессе производства. Шум от переключений имеет широкополосное распределение гармонических составляющих во всем диапазоне. Для подавления цифрового шума существует несколько способов, применение которых зависит от спектрального распределения шума.

В таблице 2 представлены максимальные рабочие частоты для распространенных типов конденсаторов.

Таблица 2
ТипМаксимальная частота
алюминиевый электролитический100 кГц
танталовый электролитический1 МГц
слюдяной500 МГц
керамический1 ГГц

Из таблицы очевидно, что танталовые электролитические конденсаторы применяются для частот ниже 1 МГц, на более высоких частотах должны применяться керамические конденсаторы. Необходимо не забывать, что конденсаторы имеют собственный резонанс и их неправильный выбор может не только не помочь, но и усугубить проблему. На рисунке 15 показаны типовые собственные резонансы двух конденсаторов общего применения — 10 мкФ танталового электролитического и 0,01 мкФ керамического.

Реальные характеристики могут отличаться у различных производителей и даже от партии к партии у одного производителя. Важно понимать, что для эффективной работы конденсатора подавляемые им частоты должны находиться в более низком диапазоне, чем частота собственного резонанса. В противном случае характер реактивного сопротивления будет индуктивным, а конденсатор перестанет эффективно работать.

Не стоит заблуждаться относительно того, что один 0,1 мкФ конденсатор будет подавлять все частоты. Небольшие конденсаторы (10 нФ и менее) могут работать более эффективно на более высоких частотах.

Развязка питания ИС

Развязка питания интегральных схем с целью подавления высокочастотного шума состоит в применении одного или нескольких конденсаторов, подключенных между выводами питания и земли. Важно, чтобы проводники, соединяющие выводы с конденсаторами, были короткими. Если это не так, то собственная индуктивность проводников будет играть заметную роль и сводить на нет выгоды от применения развязывающих конденсаторов.

Развязывающий конденсатор должен быть подключен к каждому корпусу микросхемы, независимо от того, сколько операционных усилителей находится внутри корпуса — 1, 2 или 4. Если ОУ питается двухполярным питанием, то, само собой разумеется, что развязывающие конденсаторы должны располагаться у каждого вывода питания. Значение емкости должно быть тщательно выбрано в зависимости от типа шума и помех, присутствующих в схеме.

В особо сложных случаях может появиться необходимость добавления индуктивности, включенной последовательно с выводом питания. Индуктивность должна располагаться до, а не после конденсаторов.

Другим, более дешевым способом является замена индуктивности резистором с малым сопротивлением (10…100 Ом). При этом вместе с развязывающим конденсатором резистор образует низкочастотный фильтр. Этот способ уменьшает диапазон питания операционного усилителя, который к тому же становится более зависимым от потребляемой мощности.

Обычно для подавления низкочастотных помех в цепях питания бывает достаточно применить один или несколько алюминиевых или танталовых электролитических конденсаторов у входного разъема питания. Дополнительный керамический конденсатор будет подавлять высокочастотные помехи от других плат.

Развязка входных и выходных сигналов

Множество шумовых проблем является результатом непосредственного соединения входных и выходных выводов. В результате высокочастотных ограничений пассивных компонентов реакция схемы на воздействие высокочастотного шума может быть достаточно непредсказуемой.

В ситуации, когда частотный диапазон наведенного шума в значительной степени отличается от частотного диапазона работы схемы, решение просто и очевидно — размещение пассивного RC-фильтра для подавления высокочастотных помех. Однако, при применении пассивного фильтра надо быть осторожным: его характеристики (из-за неидеальности частотных характеристик пассивных компонентов) утрачивают свои свойства на частотах, в 100…1000 раз превышающих частоту среза (f3db). При использовании последовательно соединенных фильтров, настроенных на разные частотные диапазоны, более высокочастотный фильтр должен быть ближайшим к источнику помех. Индуктивности на ферритовых кольцах также могут применяться для подавления шума; они сохраняют индуктивный характер сопротивления до некоторой определенной частоты, а выше их сопротивление становится активным.

Наводки на аналоговую схему могут быть настолько большими, что избавиться (или, по крайней мере, уменьшить) от них возможно только с помощью применения экранов. Для эффективной работы они должны быть тщательно спроектированы так, чтобы частоты, создающие наибольшие проблемы, не смогли попасть в схему. Это означает, что экран не должен иметь отверстия или вырезы с размерами, большими, чем 1/20 длины волны экранируемого излучения. Хорошая идея отводить достаточное место под предполагаемый экран с самого начала проектирования печатной платы. При использовании экрана можно дополнительно использовать ферритовые кольца (или бусинки) для всех подключений к схеме.

Корпуса операционных усилителей

В одном корпусе обычно размещаются один, два или четыре операционных усилителя (рис. 16).

Одиночный ОУ часто также имеет дополнительные входы, например,  для регулировки напряжения смещения. Сдвоенные и счетверенные ОУ имеют лишь инвертирующий и неинвертирующий входы и выход. Поэтому при необходимости иметь дополнительные регулировки надо применять одиночные операционные усилители. При использовании дополнительных выводов необходимо помнить, что по своей структуре они являются вспомогательными входами, поэтому управление ими должно осуществляться аккуратно и в соответствии с рекомендациями производителя.

В одиночном ОУ выход располагается на противоположной стороне от входов. Это может создать затруднение при работе усилителя на высоких частотах из-за протяженных проводников обратной связи. Один из путей преодоления этого состоит в размещении усилителя и компонентов обратной связи на разных сторонах печатной платы. Это, однако, приводит к как минимум двум дополнительным отверстиям и вырезам в полигоне земли. Иногда стоит использовать сдвоенный ОУ для разрешения данной проблемы, даже если второй усилитель не используется (при этом его выводы должны быть подключены должным образом). Рисунок 17 иллюстрирует уменьшение длины проводников цепи обратной связи для инвертирующего включения.

Сдвоенные ОУ особенно часто используются в стереофонических усилителях, а счетверенные — в схемах многокаскадных фильтров. Однако, в этом есть довольно значительный минус. Несмотря на то, что современная технология обеспечивает приличную изоляцию между сигналами усилителей, расположенных на одном кремниевом кристалле, между ними все же существуют некоторые перекрестные помехи. Если необходимо иметь очень малую величину таких помех, то необходимо использовать одиночные операционные усилители. Перекрестные помехи возникают не только при использовании сдвоенных или счетверенных усилителей. Их источником может служить очень близкое расположение пассивных компонентов разных каналов.

Сдвоенные и счетверенные ОУ, кроме вышесказанного, позволяют осуществить более плотный монтаж. Отдельные усилители как бы зеркально расположены друг относительно друга (рис. 18).

На рисунках 17 и 18 показаны не все подключения, требуемые для нормальной работы, например, формирователь среднего уровня при однополярном питании. На рисунке 19 приведена схема такого формирователя при использовании счетверенного усилителя.

На схеме показаны все необходимые подключения для реализации трех независимых инвертирующих каскадов. Необходимо обратить внимание на то, что проводники формирователя половины напряжения питания располагаются непосредственно под корпусом интегральной схемы, что позволяет уменьшить их длину. Этот пример иллюстрирует не то, как должно быть, а то, что должно быть сделано. Напряжение среднего уровня, например, могло бы быть единым для всех четырех усилителей. Пассивные компоненты могут быть соответствующего размера. Например, планарные компоненты типоразмера 0402 соответствуют расстоянию между выводами стандартного корпуса SO. Это позволяет сделать длину проводников очень короткой для высокочастотных приложений.

Типы корпусов операционных усилителей включают в себя, в основном, DIP (dual-in-line) и SO (small-outline). Вместе с уменьшением размера корпуса уменьшается и шаг выводов, что позволяет применять меньшие по размеру пассивные компоненты. Уменьшение размеров схемы в целом уменьшает паразитные индуктивности и позволяет работать на более высоких частотах. Однако это приводит также к возникновению более сильных перекрестных помех из-за увеличения емкостной связи между компонентами и проводниками.

Объемный и поверхностный монтаж

При размещении операционных усилителей в корпусах типа DIP и пассивных компонентов с проволочными выводами требуется наличие на печатной плате переходных отверстий для их монтажа. Такие компоненты в настоящее время используются, когда нет особых требований к размерам печатной платы; обычно они стоят дешевле, но стоимость печатной платы в процессе изготовления возрастает из-за сверловки дополнительных отверстий под выводы компонентов.

Кроме того, при использовании навесных компонентов увеличиваются размеры платы и длины проводников, что не позволяет работать схеме на высоких частотах. Переходные отверстия обладают собственной индуктивностью, что также накладывает ограничения на динамические характеристики схемы. Поэтому навесные компоненты не рекомендуется применять для реализации высокочастотных схем или для аналоговых схем, размещенных поблизости с высокоскоростными логическими схемами.

Некоторые разработчики, пытаясь уменьшить длину проводников, размещают резисторы вертикально. С первого взгляда может показаться что, это сокращает длину трассы. Однако при этом увеличивается путь прохождения тока по резистору, а сам резистор представляет собой петлю (виток индуктивности). Излучающая и принимающая способность возрастает многократно.

При поверхностном монтаже не требуется размещения отверстия под каждый вывод компонента. Однако возникают проблемы при тестирования схемы, и приходится использовать переходные отверстия в качестве контрольных точек, особенно при применении компонентов малого типоразмера.

Неиспользуемые секции оу

При использовании сдвоенных и счетверенных операционных усилителей в схеме некоторые их секции могут остаться незадействованными и должны быть в этом случае корректно подключены. Ошибочное подключение может привести к увеличению потребляемой мощности, большему нагреву и большему шуму используемых в этом же корпусе ОУ. Выводы неиспользуемых операционных усилителей могут быть подключены так, как изображено на рис. 20а. Подключение выводов с дополнительными компонентами (рис. 20б) позволит легко использовать этот ОУ при наладке.

Заключение

Помните следующие основные моменты и постоянно соблюдайте их при проектировании и разводке аналоговых схем.

Общие:

  • думайте о печатной плате как о компоненте электрической схемы
  • имейте представление и понимание об источниках шума и помех
  • моделируйте и макетируйте схемы

Печатная плата:

  • используйте печатные платы только из качественного материала (например, FR-4)
  • схемы, выполненные на многослойных печатных платах, на 20 дБ менее восприимчивее к внешним помехам, чем схемы, выполненные на двухслойных платах
  • используйте разделенные, неперекрывающиеся полигоны для различных земель и питаний
  • располагайте полигоны земли и питания на внутренних слоях печатной платы.

Компоненты:

  • осознавайте частотные ограничения, вносимые пассивными компонентами и проводниками платы
  • старайтесь избегать вертикального размещения пассивных компонентов в высокоскоростных схемах
  • для высокочастотных схем используйте компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа
  • проводники должны быть чем короче, тем лучше
  • если требуется большая длина проводника, то уменьшайте его ширину
  • неиспользуемые выводы активных компонентов должны быть правильно подключены

Разводка:

  • размещайте аналоговую схему вблизи разъема питания
  • никогда не разводите проводники, передающие логические сигналы, через аналоговую область платы, и наоборот
  • проводники, подходящие к инвертирующему входу ОУ, делайте короткими
  • удостоверьтесь, что проводники инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ не располагаются параллельно друг другу на большом протяжении
  • старайтесь избегать применения лишних переходных отверстий, т.к. их собственная индуктивность может привести к возникновению дополнительных проблем
  • не разводите проводники под прямыми углами и сглаживайте вершины углов, если это возможно

Развязка:

  • используйте правильные типы конденсаторов для подавления помех в цепях питания
  • для подавления низкочастотных помех и шумов используйте танталовые конденсаторы у входного разъема питания
  • для подавления высокочастотных помех и шумов используйте керамические конденсаторы у входного разъема питания
  • используйте керамические конденсаторы у каждого вывода питания микросхемы; если необходимо, используйте несколько конденсаторов для разных частотных диапазонов
  • если в схеме происходит возбуждение, то необходимо использовать конденсаторы с меньшим значением емкости, а не большим
  • в трудных случаях в цепях питания используйте последовательно включенные резисторы малого сопротивления или индуктивности
  • развязывающие конденсаторы аналогового питания должны подключаться только к аналоговой земле, а не к цифровой

Автор статьи: Bruce Carter. Перевод статьи Op Amps For Everyone, chapter 17. Circuit Board Layout Techniques. Design Reference, Texas Instruments

Мы всегда рады сотрудничеству с новыми авторами. Если у вас есть уникальная экспертиза или просто качественный материал, полезный инженерам-разработчикам электроники, мы с удовольствием поделимся им на страницах раздела Авторские статьи. Присылайте свои статьи на почту [email protected].

ПДД РФ, 3. Применение специальных сигналов / КонсультантПлюс

(см. текст в предыдущей редакции)

 

КонсультантПлюс: примечание.

Перечень государственных органов, на транспортные средства которых устанавливаются специальные сигналы, утвержден Указом Президента РФ от 19.05.2012 N 635.3.1. Водители транспортных средств с включенным проблесковым маячком синего цвета, выполняя неотложное служебное задание, могут отступать от требований разделов 6 (кроме сигналов регулировщика) и 8 — 18 настоящих Правил, приложений 1 и 2 к настоящим Правилам при условии обеспечения безопасности движения.

Для получения преимущества перед другими участниками движения водители таких транспортных средств должны включить проблесковый маячок синего цвета и специальный звуковой сигнал. Воспользоваться приоритетом они могут только убедившись, что им уступают дорогу.

Этим же правом пользуются водители транспортных средств, сопровождаемых транспортными средствами, имеющими нанесенные на наружные поверхности специальные цветографические схемы, с включенными проблесковыми маячками синего и красного цветов и специальным звуковым сигналом, в случаях, установленных настоящим пунктом. На сопровождаемых транспортных средствах должен быть включен ближний свет фар.

(см. текст в предыдущей редакции)

На транспортных средствах Государственной инспекции безопасности дорожного движения Министерства внутренних дел Российской Федерации, Федеральной службы охраны Российской Федерации, Федеральной службы безопасности Российской Федерации и Военной автомобильной инспекции дополнительно к проблесковому маячку синего цвета может быть включен проблесковый маячок красного цвета.

(см. текст в предыдущей редакции)

3.2. При приближении транспортного средства с включенными проблесковым маячком синего цвета и специальным звуковым сигналом водители обязаны уступить дорогу для обеспечения беспрепятственного проезда указанного транспортного средства.

При приближении транспортного средства, имеющего нанесенные на наружные поверхности специальные цветографические схемы, с включенными проблесковыми маячками синего и красного цветов и специальным звуковым сигналом водители обязаны уступить дорогу для обеспечения беспрепятственного проезда указанного транспортного средства, а также сопровождаемого им транспортного средства (сопровождаемых транспортных средств).

Запрещается выполнять обгон транспортного средства, имеющего нанесенные на наружные поверхности специальные цветографические схемы с включенными проблесковым маячком синего цвета и специальным звуковым сигналом.

Запрещается выполнять обгон транспортного средства, имеющего нанесенные на наружные поверхности специальные цветографические схемы, с включенными проблесковыми маячками синего и красного цветов и специальным звуковым сигналом, а также сопровождаемого им транспортного средства (сопровождаемых транспортных средств).

(см. текст в предыдущей редакции)

3.3. Приближаясь к стоящему транспортному средству с включенным проблесковым маячком синего цвета, водитель должен снизить скорость, чтобы иметь возможность немедленно остановиться в случае необходимости.

3.4. Проблесковый маячок желтого или оранжевого цвета должен быть включен на транспортных средствах в следующих случаях:

выполнение работ по строительству, ремонту или содержанию дорог, погрузке поврежденных, неисправных и перемещаемых транспортных средств;

движение крупногабаритных транспортных средств, а также перевозка взрывчатых, легковоспламеняющихся, радиоактивных веществ и ядовитых веществ высокой степени опасности;

(см. текст в предыдущей редакции)

сопровождение тяжеловесных и (или) крупногабаритных транспортных средств, а также транспортных средств, осуществляющих перевозки опасных грузов;

(см. текст в предыдущей редакции)

сопровождение организованных групп велосипедистов при проведении тренировочных мероприятий на автомобильных дорогах общего пользования;

организованная перевозка группы детей.

Включенный проблесковый маячок желтого или оранжевого цвета не дает преимущества в движении и служит для предупреждения других участников движения об опасности.

(см. текст в предыдущей редакции)

3.5. Водители транспортных средств с включенным проблесковым маячком желтого или оранжевого цвета при выполнении работ по строительству, ремонту или содержанию дорог, погрузке поврежденных, неисправных и перемещаемых транспортных средств могут отступать от требований дорожных знаков (кроме знаков 2.2, 2.4 — 2.6, 3.11 — 3.14, 3.17.2, 3.20) и дорожной разметки, а также пунктов 9.4 — 9.8 и 16.1 настоящих Правил при условии обеспечения безопасности дорожного движения.

Водители крупногабаритных транспортных средств, а также транспортных средств, осуществляющих сопровождение крупногабаритных и (или) тяжеловесных транспортных средств, с включенным проблесковым маячком желтого или оранжевого цвета могут отступать от требований дорожной разметки при условии обеспечения безопасности дорожного движения.

(см. текст в предыдущей редакции)

(см. текст в предыдущей редакции)

3.6. Водители транспортных средств организаций федеральной почтовой связи и транспортных средств, перевозящих денежную выручку и (или) ценные грузы, могут включать проблесковый маячок бело-лунного цвета и специальный звуковой сигнал только при нападениях на указанные транспортные средства. Проблесковый маячок бело-лунного цвета не дает преимущества в движении и служит для привлечения внимания сотрудников полиции и иных лиц.

(в ред. Постановления Правительства РФ от 06.10.2011 N 824)

(см. текст в предыдущей редакции)

Открыть полный текст документа

Система налогов и сборов в Российской Федерации

В Российской Федерации установлены следующие виды налогов и сборов:

  • федеральные

  • региональные

  • местные

Федеральными налогами и сборами признаются налоги и сборы, которые установлены Налоговым кодексом Российской Федерации и обязательны к уплате на всей территории России: налог на добавленную стоимость, акцизы, налог на доходы физических лиц, налог на прибыль организаций, сборы за пользование объектами животного мира и за пользование объектами водных биологических ресурсов, водный налог, государственная пошлина, налог на добычу полезных ископаемых.

Региональными налогами признаются налоги, которые установлены Налоговым кодексом Российской Федерации и законами субъектов Российской Федерации о налогах и обязательны к уплате на территориях соответствующих субъектов Российской Федерации: транспортный налог, налог на игорный бизнес, налог на имущество организаций.

Местными налогами признаются налоги, которые установлены Налоговым кодексом Российской Федерации и нормативными правовыми актами представительных органов муниципальных образований о налогах и обязательны к уплате на территориях соответствующих муниципальных образований: земельный налог, налог на имущество физических лиц.

По региональным и местным налогам законами субъектов Российской Федерации (нормативными правовыми актами представительных органов поселений (муниципальных районов), городских округов) устанавливаются налоговые ставки, порядок и сроки уплаты налога. Также в пределах, предусмотренных Налоговым кодексом Российской Федерации, могут устанавливаться налоговые льготы, основания и порядок их применения. Все остальные элементы налога устанавливаются Налоговым кодексом Российской Федерации.

Специальные налоговые режимы устанавливаются Налоговым кодексом Российской Федерации и могут предусматривать введение федеральных налогов, не указанных выше: система налогообложения для сельскохозяйственных товаропроизводителей (единый сельскохозяйственный налог), упрощенная система налогообложения, система налогообложения в виде единого налога на вмененный доход для отдельных видов деятельности, система налогообложения при выполнении соглашений о разделе продукции, патентная система налогообложения.

типов внимания: узнайте, как фокусируется ваш разум

Что такое внимание?

Внимание обычно можно определить как способность производить, выбирать, управлять и поддерживать достаточную стимуляцию в определенное время для обработки любого вида информации. Это происходит на когнитивном уровне и бывает разных типов.

Внимание — ключ к достижению оптимальной функциональности в нашей жизни. Способ сделать это — проанализировать факторы или стимулы, с которыми мы сталкиваемся, как релевантные или нерелевантные.Собственно, это когда мы делаем самый простой выбор в отношении интересующих нас тем или нет.

Определяющие факторы, влияющие на работу внимания

Как мы упоминали ранее, внимание — это не односторонний процесс. Есть ряд факторов, по которым стимул привлекает наше внимание. Только стимул, основанный на этих факторах, запускает наши когнитивные функции и может инициировать когнитивную обработку.

Эти факторы, привлекающие наше внимание и поддерживающие фокус, можно разделить на две основные группы:

1- Внутренние факторы

Эти детерминанты являются личными, потому что они зависят от собственных когнитивных ресурсов и функций мозга человека.Некоторые из них можно перечислить следующим образом:

  • Психическое состояние
  • Потребности
  • Эмоции
  • Образ мышления
  • Интересы
  • Мотивация
  • Физическое состояние

2- Внешние факторы

Эти детерминанты обычно основаны на характеристиках стимулов или исходят из нашего окружения.Некоторые из них можно перечислить следующим образом:

  • Интенсивность
  • Уникальность
  • Размер
  • Цвет
  • Эмоциональное бремя
  • Контраст

Повышение внимания и концентрации — ключ к успеху. Чтобы улучшить его за счет усиления ваших внутренних факторов, таких как ваше психическое состояние, физико-органическое состояние или мышление, упражнения являются наиболее полезным занятием.Приложение MentalUP Attention Games разработано академиками и врачами специально для поддержки когнитивного развития с помощью 15-минутных ежедневных упражнений.

MentalUP Игры на внимание

Четыре типа внимания

Существует несколько типов внимания, которые показаны в таблице ниже:

Избирательное внимание

Звучит интересно? У нас есть статья об избирательном внимании, о которой вы можете узнать больше: Избирательное внимание: что это такое? Как вы можете его протестировать и улучшить?

Разделенное внимание

Мы используем разделенное внимание, одновременно уделяя внимание двум или более задачам.Эта способность также называется многозадачностью. Разделенное внимание использует умственное сосредоточение в очень большом масштабе. Тем не менее, это не позволяет мозгу полностью сосредоточиться на какой-либо задаче. Поэтому такое внимание длится недолго.

Переменное внимание

Переменное внимание — это способность менять фокус вашего внимания и переключаться между различными задачами. В этом типе внимания требуется умственная гибкость, чтобы одна задача не ограничивала выполнение других.

Устойчивое внимание

Мы часто используем постоянное внимание для задач, которые отнимают много времени или требуют интенсивного сосредоточения. Этот вид внимания позволяет последовательно выполнять определенную умственную деятельность. Например, когда дети готовятся к экзамену, им нужно в течение нескольких часов читать и усваивать информацию из учебника.

Хотели бы вы улучшить свои навыки внимания? Вы можете легко определить, какой тип вам нужно улучшить, с помощью приложения MentalUP Attention Exercises.Пришло время развить свои слабые навыки внимания с помощью 15-минутных ежедневных упражнений, разработанных академиками и врачами.

Скачать бесплатно

Различия типов внимания

Селективный
Внимание
Разделенный
Внимание
Переменный
Внимание
Устойчивый
Внимание
В фокусе
Задачи
Бессознательное создание мысленного фокуса сразу на одной задаче или идее, игнорируя другие Сосредоточение мысленного внимания на нескольких задачах или идеях одновременно с уделением некоторого внимания каждой из них Быстрое смещение мысленного фокуса с одной задачи или идеи на другую Сознательно сосредотачиваться на одной задаче или идее сразу, полностью игнорируя другие
Количество
Внимание
Увеличивает количество внимания, направляемого на задачу или идею из-за того, что имеет место единичный фокус Минимизирует количество внимания, уделяемого любой задаче или идее, если одновременно выполняется несколько фокусировок Уменьшает количество внимания, уделяемого любой задаче или идее, если происходит смещение акцента на Максимизирует количество внимания, уделяемого задаче или идее, потому что сразу возникает один фокус
Состояние, отвлекающее внимание и
Коммутационные задачи
Успешное отключение отвлекающих факторов и переключение задач. Неудачная настройка отвлекающих факторов и переключения задач Хорошо умеет переключаться между отвлекающими факторами и задачами Отлично отключает отвлекающие факторы и не переключается между задачами
Когнитивный
Способность
Усиливает познавательные способности Сильно ослабляет когнитивные способности Ослабляет когнитивные способности Максимально усиливает познавательные способности
Количество возможных
Ошибки
Снижает количество ошибок Диски на ошибки Увеличьте количество ошибок Не допускает ошибок
Принимающая сторона
Информация
Позволяет пропустить важную дополнительную информацию Предотвращает потерю важной дополнительной информации Предотвращает потерю важной дополнительной информации Позволяет пропустить важную дополнительную информацию

Теперь, когда вы узнали, как работает ваш разум, вы должны быть готовы к улучшениям! Попробовать программу MentalUP, разработанную академиками и учеными специально для улучшения когнитивных функций, можно бесплатно! Поддержите развитие ваших когнитивных навыков с помощью ежедневных индивидуальных упражнений MentalUP.

Начать сейчас

Если вы хотите узнать больше, вы можете посетить блог MentalUP, в котором мы собрали множество других полезных статей о том, как улучшить навыки внимания детей: Перейдите в блог MentalUP!

01 мая 2020
Лоран Коул

Внимание как часть когнитивного развития: определение и процесс — видео и стенограмма урока

Типы внимания

Избирательное внимание

Были ли вы когда-нибудь на громком концерте или в оживленном ресторане и пытаетесь слушать человека, с которым находитесь? Хотя может быть трудно услышать каждое слово, обычно вы можете продолжить разговор, если будете достаточно стараться.Это потому, что вы предпочитаете сосредоточиться на голосе этого человека, а не на людях, говорящих вокруг вас. Избирательное внимание имеет место, когда мы блокируем определенные особенности нашей среды и сосредотачиваемся на одной конкретной особенности, например, на разговоре, который вы ведете со своим другом.

Разделенное внимание

Вы когда-нибудь делали две вещи одновременно? Если вы похожи на большинство людей, вы делаете это часто. Может быть, вы поговорите с другом по телефону, пока наводите порядок в доме.В настоящее время люди повсюду пишут текстовые сообщения на своих телефонах, пока они с кем-то проводят время. Когда мы обращаем внимание на две вещи одновременно, мы используем разделенное внимание .

Некоторыми случаями разделенного внимания управлять легче, чем другими. Например, привести в порядок дом во время разговора по телефону может быть несложно, если нет особого беспорядка, на котором можно сосредоточиться. Однако писать текстовые сообщения, когда вы пытаетесь поговорить с кем-то перед вами, намного сложнее.И возраст, и степень, в которой вы привыкли разделять свое внимание, влияют на то, насколько вы в этом искусны.

Устойчивое внимание

Вы тот, кто может долго работать над одной задачей? Если да, то у вас хорошо получается использовать устойчивое внимание . Это происходит, когда мы можем сосредоточиться на задаче, событии или функции в нашей среде в течение длительного периода времени. Подумайте о людях, за которыми вы наблюдали, которые проводят много времени, работая над каким-то проектом, например, рисуют или даже внимательно слушают, как другие делятся своей историей.

Устойчивое внимание также обычно называют продолжительностью внимания. Это происходит, когда мы можем постоянно сосредотачиваться на одном происходящем, вместо того, чтобы терять фокус и постоянно возвращать его. Практикуя его, люди могут научиться удерживать внимание.

Руководящее внимание

Чувствуете ли вы, что способны сосредоточиться достаточно пристально, чтобы ставить цели и отслеживать свой прогресс? Если вы склонны делать эти вещи, вы демонстрируете внимание руководства. Внимание руководителя особенно хорош в блокировании неважных элементов окружающей среды и внимании к тому, что действительно важно.Это внимание, которое мы используем, когда делаем шаги к определенной цели.

Например, возможно, вам нужно завершить исследовательский проект к концу дня. Вы можете начать с составления плана, а можете прыгнуть в него и атаковать разные его части по мере их появления. Вы отслеживаете, что вы сделали, что еще вам нужно сделать и как вы продвигаетесь. Вы сосредотачиваетесь на этих вещах, чтобы достичь цели готовой исследовательской работы. Это использует ваше исполнительное внимание.

Изменения внимания в жизни

Исследователи изучили, как внимание меняется в течение нашей жизни, особенно наше постоянное внимание.Люси пять лет. Ее мать показывает Барни по телевизору, пока она готовит обед на кухне. Ее мать надеется, что Люси останется заинтересованной и будет сидеть достаточно долго, чтобы она закончила. Но, как обычно, Люси не может оставаться сосредоточенной более 15 минут. Сначала она была очарована шоу, но потом теряет интерес и подходит к маме.

Интенсивность внимания Люси типична для ее возраста. Исследователи говорят нам, что для того, чтобы привлечь внимание ребенка, мы должны взять его возраст и умножить его на два или три.Тогда у нас будет примерное количество минут, в течение которых они могут быть внимательными. Поскольку Люси пять лет, мы берем три раза по пять, что равняется пятнадцати минутам, которые она наблюдала за Барни.

В среднем детстве или в возрасте от семи до одиннадцати лет у детей наблюдается повышенная и контролируемая продолжительность концентрации внимания. А к 12 годам, в начале подросткового возраста, они обладают еще более устойчивым вниманием — обычно до 30 или 45 минут. Когда мы достигаем совершеннолетия, происходит некоторый рост и тонкая настройка наших способностей к вниманию, но без каких-либо важных вех.На это также влияет наше сегодняшнее знакомство со средствами массовой информации, которые предлагают нам информацию быстро и с постоянными стимулами, меняющими внимание. Однако, когда мы достигаем более зрелого возраста, начинают происходить более заметные изменения.

Джеку только что исполнилось 80. Он замечает, что у него проблемы с концентрацией и мышлением так быстро, как раньше. Например, когда он ведет машину и пытается повернуть на перекрестке, ему трудно понять, на какие стимулы следует обращать внимание в первую очередь — на машины вокруг него, машины, приближающиеся к нему, или на свет.Сын сказал ему, что ему, возможно, придется прекратить водить машину, и он разочарован изменениями, которые приносит старение.

Джек не одинок. Было обнаружено, что пожилые люди обычно снижают внимание, чем люди среднего возраста и молодые люди. В частности, избирательное внимание обычно труднее, чем разделенное и исполнительное внимание. Устойчивое внимание особенно заметно снижается примерно через 77 лет. Хотя такое снижение внимания обычно имеет место, есть также исключения, когда пожилым людям уделяется такое же внимание, как и в среднем возрасте.

Резюме урока

При повторении внимание относится к сосредоточению и обработке информации из нашего окружения. Существует четыре различных типа внимания: выборочное, или сосредоточение на одной вещи за раз; разделено , или фокус сразу на двух событиях; поддерживается , или фокус на длительный период времени; и Executive , или сосредоточение внимания на выполнении шагов для достижения цели.

Устойчивое внимание, или продолжительность концентрации внимания, часто изучается исследователями в отношении его изменений в течение жизни.Как правило, у детей продолжительность концентрации внимания короче: она увеличивается в подростковом и взрослом возрасте, а затем уменьшается в позднем взрослом возрасте.

Результаты обучения

После этого видеоурока вы сможете:

  • Определять внимание и описывать четыре типа внимания
  • Объясните, как разные типы внимания меняются на протяжении жизни человека

Внимание и его разные формы | Автор: Ануша Лихала

Основная идея внимания состоит в том, чтобы сосредоточить внимание на наиболее важных частях входной последовательности для каждого выхода.
Обеспечивая прямой путь к входам, внимание также помогает облегчить проблему исчезающего градиента.

Предположим, у вас есть последовательный декодер, но в дополнение к выходным данным предыдущей ячейки и скрытому состоянию вы также передаете вектор контекста c .

Где c — взвешенная сумма скрытых состояний кодировщика.

Здесь αᵢⱼ — количество внимания, которое вывод i -й должен уделять входу j , а hⱼ — состояние кодировщика для входа j .

αᵢⱼ вычисляется путем взятия softmax над оценками внимания, обозначенными e, входов по отношению к выходу i .

, где

Здесь f — это модель выравнивания, которая оценивает, насколько хорошо совпадают входные данные вокруг позиции j и выход в позиции i , а sᵢ₋₁ — это скрытое состояние из предыдущего временного шага.

Модель выравнивания может быть аппроксимирована небольшой нейронной сетью, а затем вся модель может быть оптимизирована с использованием любого метода оптимизации градиента, такого как градиентный спуск.

Графическая иллюстрация механизма внимания (Источник)

Вектор контекста cᵢ также может использоваться для вычисления выходных данных декодера yᵢ .

Приложение: машинный перевод

Внимание было впервые предложено Bahdanau et al. [1] для нейронного машинного перевода. Этот механизм особенно полезен для машинного перевода, поскольку наиболее подходящие для вывода слова часто встречаются в аналогичных позициях во входной последовательности.

(Источник)

В приведенной выше матрице показаны наиболее подходящие входные слова для каждого переведенного выходного слова.
Такое распределение внимания также помогает обеспечить определенную степень интерпретируемости модели.

Учитывая запрос q и набор пар ключ-значение (K, V) , внимание можно обобщить для вычисления взвешенной суммы значений, зависящих от запроса и соответствующих ключей.
Запрос определяет, на каких значениях следует сосредоточить внимание; мы можем сказать, что запрос «обращает внимание» на значения.

В предыдущем вычислении запросом было предыдущее скрытое состояние sᵢ₋₁ , в то время как набор скрытых состояний кодировщика с h₀ до hₙ представлял как ключи, так и значения.

Модель центровки, в свою очередь, может быть вычислена различными способами.

Attn: Иллюстрированное внимание. Внимание в гифках и как они используются в… | by Raimi Karim

1. Внимание: Обзор

Прежде чем мы рассмотрим, как используется внимание, позвольте мне поделиться с вами интуицией, лежащей в основе задачи перевода с использованием модели seq2seq.

Интуиция: seq2seq
Переводчик читает немецкий текст от начала до конца. Закончив, он начинает слово за словом переводить на английский.Возможно, что если предложение слишком длинное, он мог забыть то, что читал в более ранних частях текста.

Итак, это простая модель seq2seq. Пошаговый расчет уровня внимания, который я собираюсь пройти, представляет собой модель внимания seq2seq +. Вот небольшое представление об этой модели.

Интуиция: seq2seq + внимание
Переводчик читает немецкий текст , записывая ключевые слова от начала до конца, после чего начинает перевод на английский.При переводе каждого немецкого слова он использует записанные им ключевые слова.

Внимание уделяет разное внимание различным словам, присваивая каждому слову оценку. Затем, используя softmaxed-оценки, мы агрегируем скрытые состояния кодировщика, используя взвешенную сумму скрытых состояний кодировщика, чтобы получить вектор контекста. Реализации уровня внимания можно разбить на 4 этапа.

Шаг 0: Подготовьте скрытые состояния.

Давайте сначала подготовим все доступные скрытые состояния кодировщика (зеленый) и первое скрытое состояние декодера (красный).В нашем примере у нас есть 4 скрытых состояния кодировщика и текущее скрытое состояние декодера. (Примечание: последнее скрытое состояние консолидированного кодера подается как вход на первый временной шаг декодера. Выход этого первого временного шага декодера называется первым скрытым состоянием декодера, как показано ниже.)

Рис. 1.0: Готовимся обратить внимание

Шаг 1. Получите оценку для каждого скрытого состояния кодировщика .

Оценка (скаляр) получается с помощью функции оценки (также известной как функция оценки выравнивания [2] или модель выравнивания [1]).В этом примере функция оценки представляет собой скалярное произведение между скрытыми состояниями декодера и кодировщика.

См. Приложение A для получения информации о различных функциях оценки.

Рис. 1.1: Получение оценок
  decoder_hidden  = [10, 5, 10]  encoder_hidden оценка  
---------------------
[0, 1, 1] 15 (= 10 × 0 + 5 × 1 + 10 × 1, скалярное произведение)
[5, 0, 1] 60
[1, 1, 0] 15
[0, 5, 1] ​​35

В приведенном выше примере мы получаем высокую оценку внимания 60 для скрытого состояния кодера [5, 0, 1] ., распределение внимания помещается только на [5, 0, 1] , как и ожидалось. На самом деле эти числа не двоичные, а числа с плавающей запятой от 0 до 1.

Шаг 3 : Умножьте каждое скрытое состояние кодировщика на его softmaxed счет.

Умножая каждое скрытое состояние кодера на его softmaxed score (скаляр), мы получаем вектор выравнивания [2] или вектор аннотации [1]. Это именно тот механизм, в котором происходит выравнивание.выравнивание
———————————
[0, 1, 1] 15 0 [0, 0 , 0]
[5, 0, 1] 60 1 [5, 0, 1]
[1, 1, 0] 15 0 [0, 0, 0]
[0, 5, 1] ​​35 0 [0, 0, 0]

Здесь мы видим, что выравнивание для всех скрытых состояний кодировщика, кроме [5, 0, 1] , уменьшено до 0 из-за низкой оценки внимания. Это означает, что мы можем ожидать, что первое переведенное слово должно соответствовать входному слову с вложением [5, 0, 1] .

Шаг 4 : Просуммируйте векторы выравнивания.выравнивание
———————————
[0, 1, 1] 15 0 [0, 0 , 0]
[5, 0, 1] 60 1 [5, 0, 1]
[1, 1, 0] 15 0 [0, 0, 0]
[0, 5, 1] ​​35 0 [0, 0, 0] контекст = [0 + 5 + 0 + 0, 0 + 0 + 0 + 0, 0 + 1 + 0 + 0] = [5, 0, 1]

Шаг 5 : Feed вектор контекста в декодер.

Способ выполнения зависит от архитектурного проекта. Позже мы увидим в примерах в разделах 2a, 2b и 2c, как архитектуры используют вектор контекста для декодера.

Рис. 1.5: Подайте вектор контекста на декодер

Вот и все! Вот вся анимация:

Рис. 1.6: Внимание

Обучение и логический вывод
Во время логического вывода входом для каждого временного шага t декодера является прогнозируемый результат из временного шага декодера t- 1 .
Во время обучения входом для каждого временного шага t декодера является наш
наземный истинный выход из временного шага декодера t-1 .

Интуиция: как на самом деле работает внимание ?

Ответ: Обратное распространение, неожиданная неожиданность. Обратное распространение будет делать все возможное, чтобы выходные данные были близки к истине. Это делается путем изменения весов в RNN и в функции оценки, если таковая имеется. Эти веса будут влиять на скрытые состояния кодировщика и скрытые состояния декодера, которые, в свою очередь, влияют на оценки внимания.

[В начало]

2.Внимание: Примеры

В предыдущем разделе мы видели архитектуры seq2seq и seq2seq + Внимание. В следующих подразделах давайте рассмотрим еще 3 архитектуры NMT, основанные на seq2seq, которые реализуют внимание. Для полноты я также приложил их баллы по программе Bilingual Evaluation Understudy (BLEU) — стандартную метрику для оценки сгенерированного предложения к справочному предложению.

2а. Bahdanau et. al (2015) [1]

Эта реализация внимания является одним из отцов-основателей внимания.Авторы используют слово «выравнивание» в названии статьи «Нейронный машинный перевод путем обучения совместному выравниванию и переводу», что означает корректировку весов, которые непосредственно отвечают за оценку, во время обучения модели. Об архитектуре следует обратить внимание на следующие моменты:

  1. Кодировщик — это двунаправленный (вперед + назад) стробируемый рекуррентный блок (BiGRU). Декодер — это ГРУ, начальное скрытое состояние которого является вектором, измененным из последнего скрытого состояния обратного кодировщика ГРУ (не показано на схеме ниже).
  2. Функция оценки в слое внимания — это добавка / сцепление .
  3. Вход на следующий шаг декодера — это конкатенация между сгенерированным словом из предыдущего временного шага декодера (розовый) и вектором контекста из текущего временного шага (темно-зеленый).
Рис. 2a: NMT от Bahdanau et. al. Кодировщик — это БиГРУ, декодер — это ГРУ.

Авторы получили балл BLEU 26,75 по набору данных WMT’14 для перевода с английского на французский.

Интуиция: seq2seq с двунаправленным кодировщиком + внимание

Переводчик A читает немецкий текст, записывая ключевые слова.Переводчик Б (который берет на себя руководящую роль, потому что у него есть дополнительная способность переводить предложение, читая его в обратном направлении), читает тот же немецкий текст от последнего слова до первого, записывая ключевые слова. Эти двое регулярно обсуждают каждое прочитанное слово. После прочтения этого немецкого текста переводчику Б предлагается слово за словом перевести немецкое предложение на английский, основываясь на обсуждении и объединенных ключевых словах, которые они оба подобрали.

Транслятор A — это прямой RNN, транслятор B — это обратный RNN.

2б. Luong et. al (2015) [2]

Авторы Эффективные подходы к нейронному машинному переводу на основе внимания сделали упор на упрощение и обобщение архитектуры из Bahdanau et. al . Вот как это сделать:

  1. Кодировщик представляет собой сеть с двумя стеками с долговременной краткосрочной памятью (LSTM). Декодер также имеет ту же архитектуру, чьи начальные скрытые состояния являются последними скрытыми состояниями кодировщика.
  2. Оценочные функции, которые они опробовали, были (i) аддитив / сцепление , (ii) скалярное произведение , (iii) на основе местоположения и (iv) «общий» .
  3. Связь между выходными данными текущего временного шага декодера и вектором контекста текущего временного шага подается в нейронную сеть с прямой связью, чтобы получить окончательный результат (розовый) текущего временного шага декодера.
Рис. 2b: NMT от Luong et. al. Кодер — это двухуровневый LSTM, аналогично декодеру.

При переводе с английского на немецкий язык WMT’15 модель получила оценку BLEU 25,9 .

Интуиция: seq2seq с двухслойным кодировщиком + внимание

Переводчик A читает немецкий текст, записывая ключевые слова.Точно так же переводчик B (который старше переводчика A) также читает тот же немецкий текст, записывая ключевые слова. Обратите внимание, что младший переводчик A должен отчитываться перед переводчиком B о каждом прочитанном слове. Закончив чтение, они оба переводят предложение на английский вместе слово в слово, основываясь на объединенных ключевых словах, которые они подобрали.

[В начало]

2c. Нейронный машинный перевод Google (GNMT) [9]

Поскольку большинство из нас, должно быть, так или иначе использовали Google Translate, я считаю, что необходимо поговорить о NMT Google, который был реализован в 2016 году.GNMT представляет собой комбинацию двух предыдущих примеров, которые мы видели (в значительной степени вдохновленных первым [1]).

  1. Кодер состоит из стека из 8 LSTM, где первый является двунаправленным (чьи выходы объединены), а между выходами последовательных уровней (начиная с 3-го) существует остаточное соединение. Декодер представляет собой отдельных стека из 8 однонаправленных LSTM.
  2. Используемая функция оценки — это добавление / согласование , как в [1].
  3. Опять же, как и в [1], входом для следующего шага декодера является конкатенация между выходом из предыдущего временного шага декодера (розовый) и вектором контекста из текущего временного шага (темно-зеленый).
Рис. 2c: Google NMT для Google Translate. Пропускные соединения обозначены изогнутыми стрелками. * Обратите внимание, что ячейки LSTM показывают только скрытое состояние и ввод; он не показывает входные данные о состоянии ячейки.

Модель достигает 38,95 BLEU при переводе с английского на французский язык WMT’14 и 24,17 BLEU при переводе с английского на немецкий язык WMT’14.

Интуиция: GNMT — seq2seq с 8-уровневым кодировщиком (+ двунаправленные + остаточные соединения) + внимание

8 переводчиков располагаются в столбце снизу вверх, начиная с переводчика A, B,…, H .Каждый переводчик читает один и тот же немецкий текст. При каждом слове переводчик A делится своими выводами с переводчиком B, который улучшит его и поделится с переводчиком C — повторяйте этот процесс, пока мы не дойдем до переводчика H. Кроме того, при чтении немецкого текста переводчик H записывает соответствующие ключевые слова. на основе того, что он знает, и полученной информации.

Когда все прочитают этот английский текст, переводчику A предлагается перевести первое слово. Сначала он пытается вспомнить, затем делится своим ответом с переводчиком B, который уточняет ответ и делится с переводчиком C — повторяйте это, пока мы не дойдем до переводчика H.Затем переводчик H пишет первое слово перевода на основе написанных им ключевых слов и полученных ответов. Повторяйте это, пока не получите перевод.

3. Сводка

Вот краткое изложение всех архитектур, которые вы видели в этой статье:

  • seq2seq
  • seq2seq + внимание
  • seq2seq с двунаправленным кодировщиком + внимание
  • seq2seq с двухстековым кодером + внимание
  • GNMT — seq2seq с 8-уровневым энкодером (+ двунаправленность + остаточные соединения) + внимание

Вот и все! В моем следующем посте я расскажу вам о концепции самовнимания и о том, как она использовалась в Google Transformer and Self-Attention Generative Adversarial Network (SAGAN).Следите за этим пространством!

Приложение: Функции оценки

Ниже приведены некоторые функции оценки, составленные Лилиан Венг. В этой статье упоминались аддитивный / конкатенированный и точечный произведения. Идея функций оценки, включающих операцию скалярного произведения (скалярное произведение, косинусное сходство и т. Д.), Заключается в измерении сходства между двумя векторами. Для функций оценки нейронной сети с прямой связью идея состоит в том, чтобы позволить модели изучать веса выравнивания вместе с переводом.

Рис. A0: Обзор функций оценки Рис. A1: Обзор функций оценки. h представляет скрытые состояния кодера, а s представляет скрытые состояния декодера. (Источник изображения)

[Вернуться к началу]

О роли избирательного внимания в визуальном восприятии

Аннотация

Какова роль избирательного внимания в визуальном восприятии? Прежде чем ответить на этот вопрос, необходимо выделить между механизмами внимания, которые влияют на идентификацию стимул от тех, которые действуют после завершения восприятия.Методы когнитивной нейробиологии особенно хорошо подходят для делая это различие, потому что они позволяют различное внимание механизмы, которые необходимо изолировать с точки зрения времени и / или нейроанатомии. В в данной статье описывается использование этих методов в различие между перцептивным и постперцептивным вниманием механизмов, а затем предлагает особую роль внимания в визуальном восприятие. В частности, предлагается внимание к разрешению двусмысленностей. в нейронном кодировании, которые возникают при обработке нескольких объектов одновременно.Доказательства этой гипотезы представлены двумя эксперименты, показывающие, что внимание — как измерено электрофизиологически — относится только к объектам визуального поиска в условиях, которые, как ожидается, приведут к неоднозначному нейронному кодирование.

Проблема локуса выбора

Из-за ограниченных вычислительных ресурсов человеческий мозг должны обрабатывать информацию выборочно в различных областях. Для Например, мы можем ограничить обработку подмножеством множества возможных объекты, которые могут быть восприняты, подмножество многих возможных решения, которые можно было принять, часть множества возможных воспоминаний к которому можно получить доступ, и подмножество множества возможных действий, которые мог быть выполнен.Хотя фундаментальная потребность в селективном обработка присутствует на каждом из этих этапов, важны различия в вычислениях, выполняемых разными когнитивными системы, и поэтому вполне вероятно, что существенно разные механизмы внимания отвечают за выборочную обработку на каждом сцена. Однако внимание часто рассматривается как единая когнитивная функция. процесс, и немногие исследователи пытались выделить и охарактеризовать различные механизмы внимания, которые действуют в разных когнитивные системы (за некоторыми исключениями см. ссылки.1 и 2). Это отчасти из-за того, что большинство исследований внимания опирались на меры поведенческого выхода, которые отражают комбинированные эффекты многих разные когнитивные системы, что затрудняет определение того, какие система была ответственна за данное изменение скорости отклика или точность. Методы когнитивной нейробиологии, напротив, делают трудно избежать разделения внимания на разные составляющие, потому что эти техники естественным образом разделяют когнитивные процессы на основе их времени и / или нейроанатомических подложки.В этой статье мы обсудим общее использование этих методы проведения грубого различия между вниманием механизмы, влияющие на восприятие и механизмы внимания, которые действовать постперцептивно. Затем мы предоставим более подробную информацию описание нашего нынешнего понимания роли внимания в зрительное восприятие.

Рассмотрим задачу визуального поиска, в которой наблюдателю предоставляется массив из 15 зеленых букв и 1 красной буквы и должен сообщать, красная буква — Т.Такая задача обычно может быть выполнена достаточно легко, потому что отличительный цвет потенциального целевого предмета позволяет наблюдателю сосредоточить внимание на одном предмете. это можно продемонстрировать, что внимание используется, иногда задавая вопросы наблюдатель сообщит об идентичности зеленых предметов после смещение массива. Напомним, что эти предметы не очень хорошо отзываются, что указывает на то, что внимание действительно было сосредоточено на одном красном предмете. Но почему именно наблюдатель не может сообщить о зеленых буквах? Одна из возможностей состоит в том, что внимание действует на очень ранней стадии, например что наблюдатель буквально не видит зеленых предметов [это своего рода модель, подразумеваемая Бродбентом (3)].Другая возможность состоит в том, что низкоуровневая обработка на основе функций происходит для всех элементов, но интегрированные объектные представления формируются только для обслуживаемых объектов, делает невозможным для наблюдателя сообщить что-либо, кроме основные характеристики зеленых предметов [эта альтернатива соответствует примерно к теории интеграции признаков Трейсмана (4)]. Треть есть вероятность, что каждый элемент в массиве полностью идентифицирован, но в рабочей памяти хранятся только обслуживаемые элементы, поэтому их можно сообщил [такая модель была продвинута Duncan et al. al. (5–7)]. Эту общую проблему обычно называют Вопрос о локусе отбора, при этом некоторые исследователи принимают Позиция «раннего выбора», в которой работает выбор по вниманию уровень обработки восприятия, и другие исследователи, принимающие Позиция «позднего выбора», при которой внимание действует после стимула идентификация завершена.

Как эмпирически различить эти три модели внимания? Существует множество источников доказательств того, что низкоуровневые функции извлекаются предварительно (8–11), но это очень сложно чтобы определить, не могут ли наблюдатели сообщить об элементе, потому что он был не идентифицирован или потому что он не был сохранен в рабочей памяти.Большинство общий подход к этой проблеме заключался в использовании косвенных мер идентификация, такая как заливка и помехи, чтобы определить, были идентифицированы игнорируемые элементы. В частности, многие эксперименты использовали варианты парадигмы интерференции Струпа, в которой ответы замедляются, когда необслуживаемый источник информации конфликтует с обслуживаемым источником информации. Сторонники позднего отбора предоставили много ясных примеров такого вмешательства и пришли к выводу, что эти результаты указывают на то, что оставленные без присмотра стимулы полностью идентифицированы (12, 13).Этот вывод кажется логичным, потому что стимул не мог вызвать помехи, если не был идентифицирован. Проблема с Однако доказательства такого рода свидетельствуют о том, что результаты такого рода могут просто означает, что стимулы и задача не привели к состояние внимания и некоторая информация о том, что следует игнорировать стимулы «просачивались» через фильтр внимания. Действительно, другие исследователи привели примеры экспериментов, в которых внимание был очень сфокусированным и не мешал игнорировать стимулы присутствовал, из чего они пришли к выводу, что стимулы, которые следует игнорировать не воспринимались (14, 15).Однако этот вывод также проблематично, потому что возможно, что игнорируемый стимул был идентифицированы, но затем заблокированы от влияния на поведение в постперцептуальная стадия (как утверждается в ссылках 16 и 17). Таким образом, ни наличие или отсутствие вмешательства дает четкие доказательства о локус отбора.

Нейрофизиологические доказательства для раннего отбора

Основная трудность в определении локуса отбора из исследования поведения заключается в том, что поведение отражает результат обработки и не раскрывает напрямую отдельные шаги, которые привели к этому выход.Однако методы когнитивной нейробиологии, естественно, склонны разделять обработку на разные этапы на основе нейроанатомия и / или время. Например, если можно обратить внимание на влияют на начальную нервную активность в сенсорных областях обработки, тогда это будет явным доказательством раннего отбора. В напротив, если внимание влияет только на позднюю нейронную активность в высокоуровневые области обработки, то это предоставит четкие доказательства для позднего выбора (при условии, что стимулы и задача породили состояние высокой концентрации внимания).Обратите внимание, однако, что важно чтобы оценить как время, так и нейроанатомическое место воздействия внимания. Например, обнаружение того, что внимание влияет на нервную систему. активность в первичной зрительной коре не обязательно указывает на то, что внимание действует до того, как будет завершена идентификация стимула, потому что возможно, что нейроны в этой области также участвуют в постперцептуальные процессы, такие как рабочая память. Точно так же нахождение внимание начинает модулировать нейронную активность, начиная со 150 мс. после появления стимула не доказывает, что внимание модулирует восприятие обработки, потому что возможно, что постперцептуальные процессы началось к этому времени.Однако в крайних случаях может быть достаточно убедительные доказательства. В частности, любые эффекты визуального внимания наблюдаемые до 100 мс после стимула или наблюдаемые в сетчатке, очень вероятно, отражает модуляции обработки восприятия. Кроме того, эффекты внимания, которые возникают в относительно раннее время и в относительно ранний нейроанатомический локус, вероятно, отражает ранние выбор.

Методы когнитивной нейробиологии применялись для изучения визуальное внимание более 20 лет, и эти исследования обычно указывал, что сосредоточение внимания на каком-либо месте в пространстве приводит к модуляции обработки восприятия, хотя и не раньше, чем был проведен значительный объем ранних сенсорных анализов.Этот вывод основан на событийном потенциале (ERP) и позитроне эмиссионная томография (ПЭТ) на людях и единичные записи у обезьян. Многие из этих исследований использовали вариации парадигмы Показано на рис.1 A . В Согласно этой парадигме, испытуемые должны работать в одном месте. во время одних пробных блоков и в другое место во время других, и они необходимы для обнаружения случайных целевых стимулов в посещаемых местоположения, которые перемежаются среди нецелевых стимулов, представленных в как обслуживаемые, так и необслуживаемые места.Как показано на рис. 1 B , начальная волна «C1» формы волны ERP не подвержена влиянию присутствует ли вызывающий стимул в посещенном месте или в проигнорированном месте, но последующие «P1» и «N1» волны больше для стимулов посещаемого местоположения. Несколько исследований указали, что волна C1 генерируется в области V1 (18–20), поэтому отсутствие модуляции внимания этого компонента предполагает это внимание действует после этой очень ранней стадии обработки.А Недавнее исследование ПЭТ показало, что волна P1 возникает у экстрастриальных области зрительной коры (21), и сочетание этих анатомических информация о том, что начинается модуляция внимания P1 до 100 мс является отличным доказательством того, что визуально-пространственный внимание влияет на обработку восприятия. Также важно обратите внимание, что эти эффекты идентичны как для целевой, так и для нецелевой стимулы (22), что является дополнительным доказательством того, что внимание действует до завершения перцепционной обработки.

Рисунок 1

( A ) Общий экспериментальный план для нейрофизиологические исследования внимания. Контурные квадраты постоянно присутствовать и отметить два места, в которых твердое тело квадрат можно прошить. ( B ) Пример записанных затылочных ССП в парадигме такого рода (данные из ссылки 42). Обратите внимание, что волна C1 (генерируется в области V1) не показывает эффекта внимания, тогда как P1 и волны N1 (генерируемые в экстрастриарной коре) больше для присутствовали раздражители.( C ) Ответы отдельных единиц из области V4 в аналогичная парадигма (данные из ссылки 23). Обратите внимание, что ответ больше для присутствующих по сравнению с игнорируемыми стимулами. ( D ) Ответы отдельных единиц из области V1 (данные из ссылки 23), показывающие, что нет эффект внимания.

Более точные доказательства были получены из единичных записей в область V1 (первичная зрительная кора) и область V4 (промежуточная стадия в пути распознавания объектов) (23). Как показано на рис. 1 C и D , ответы в области V4 оказались больше для стимулов с контролируемым местоположением, чем для стимулов с игнорируемым местоположением, но никаких эффектов внимания в области V1 не наблюдалось.Важно отметить, что оба начальная активность, вызванная стимулом, и эффект внимания в области V4 начинается через 60 мс после стимула, что указывает на то, что внимание модулирует начальный афферентный залп в этой области. Кроме того, идентичные эффекты наблюдались как для целевых, так и для нецелевых стимулов. Таким образом, несколько источники доказательств сходятся на выводе, что визуально-пространственный внимание модулирует обработку восприятия в экстрастриарных визуальных областях, начало в пределах 100 мс от начала стимула.

Вывод о том, что визуально-пространственное внимание может влиять на восприятие обработка теперь очень хорошо поддерживается, но важно отметить три ограничения на этот вывод.Во-первых, есть много обстоятельства, при которых внимание не действует на ранней стадии. В самом деле, появляется все больше свидетельств того, что ранние эффекты внимания наблюдается преимущественно в условиях высокой перцепционной нагрузки (24), что разумно, учитывая, что нет смысла подавлять идентификация нерелевантных объектов, если визуальная система так не перегружен тем, что нерелевантные объекты мешают работе идентификация соответствующих объектов. Во-вторых, даже когда внимание работать на ранней стадии, может одновременно работать на поздней стадии stage (особенно наглядный пример этого см. в исх.25). Наконец, хотя зрительно-пространственное внимание может действовать на ранней стадии, другие типы внимания могут быть ограничены постперцептивными стадиями. Для Например, когда наблюдатель обнаруживает цель в быстром потоке стимулов, переключение внимания на эту цель вызывает временное снижение способности обнаруживать последующие цели (26, 27). Хотя Заманчиво предположить, что этот эффект «моргания внимания» отражает перцептивную фильтрацию стимулов, следующих за первым цель, исследования ERP показали, что эти стимулы полностью идентифицируются хотя о них нельзя точно сообщить (28, 29).Таким образом, «Основанный на времени» выбор внимания может происходить только после восприятие является полным и может действовать для управления кодированием и консолидация информации в оперативной памяти, а не выявление раздражителей.

Визуальное внимание и проблема связывания

Теперь, когда мы рассмотрели общую проблему выделения механизмы внимания на уровне восприятия, мы переходим к конкретной роли внимания в зрительном восприятии. Однако важно понимать, что что зрительное восприятие чрезвычайно богато и сложно у приматов, и на самом деле внимание может играть несколько разных ролей в разных визуальные подсистемы.Таким образом, помимо возможности различных механизмы внимания, которые действуют на разных этапах обработки, также необходимо учитывать возможность того, что несколько разных механизмы внимания могут работать внутри сцены, особенно если такая сложная вещь, как визуальное восприятие, рассматривается как единый сцена. Таким образом, хотя в этом разделе мы сосредоточимся на одном механизм, который работает при зрительном восприятии, вероятно, быть также и другими механизмами внимания на уровне восприятия.

Чтобы изолировать отдельные механизмы внимания внутри сцены, у нас есть использовали подход, пытаясь понять конкретные вычислительные проблемы, для решения которых можно использовать избирательное внимание. Здесь мы фокусируемся о роли, которую может сыграть внимание в решении «связующего проблема »(30–32). Проблема привязки особенно важна внутри вентрального пути распознавания объекта, когда визуальный вход состоит из нескольких одновременно представленных объектов. Нейроны на более высокие уровни этого пути, как правило, имеют большие рецептивные поля, что является полезным свойством, поскольку уменьшает количество нейронов которые необходимы для покрытия поля зрения и позволяют объектам быть кодируется относительно независимым от позиции способом (33).Однако эти большие рецептивные поля приводят к серьезной проблеме, когда несколько объекты попадают в заданное рецептивное поле (как это практически всегда верно в естественных визуальных сценах). В частности, ответ нейрона неоднозначно, когда несколько объектов попадают внутрь воспринимающего поля, потому что неясно, какой из объектов отвечает за ответ нейрона. Рассмотрим, например, нейрон с избирательной цветовой гаммой. который реагирует на красные стимулы, но не на синие. Если красный квадрат и синий круг попадает в рецептивное поле этого нейрона, нейрон загорится, указывая на наличие красного стимула, но не поясните, какой из двух стимулов красный.Таким образом, нейронные ответы могут быть неоднозначными, а точное восприятие таких объектов, как поэтому для этого требуется механизм для объединения функций, которые кодируются разными нейронами (для дополнительного обсуждения см. ссылки 34 и 35).

Есть два основных класса механизмов, которые были предложены для решение проблемы привязки. Одно решение использует временную микродинамика нейронной активности, чтобы связать вместе нейроны, которые кодируют данный объект. Например, если потенциалы действия от всех нейроны, кодирующие красный квадрат, возникли одновременно, но в разных раз от нейронов, кодирующих синий квадрат, время действия потенциалы могут быть использованы, чтобы связать воедино многие особенности объект (31, 36).Хотя этот предлагаемый механизм привязки имеет отличные дело заслуг, вероятно, недостаточно, чтобы объяснить человеческое перцептивная производительность (подробное обсуждение см. в ссылке 35). Мы поэтому сосредоточимся на втором способе решения проблемы привязки, а именно серийная обработка. В частности, потому что проблема привязки возникает из-за одновременного присутствия нескольких объектов, это может быть решается с помощью избирательного внимания, чтобы ограничить ответы набора нейронов к одному объекту за раз.Например, внимание может сначала сфокусироваться на синем круге так, чтобы красный квадрат был предотвращены от получения каких-либо ответов и нейронной активности отражены только черты синего круга. После синего кружка идентифицирован, тогда внимание может быть переключено на красный квадрат, такой что нейроны становятся отзывчивыми только на особенности этого объект и больше не являются двусмысленными. Мы называем это двусмысленностью теория разрешения зрительного избирательного внимания (обратите внимание, что эта теория тесно связан с теорией интеграции функций Трейсмана; см. исх.8).

Ранее мы описали несколько доказательств, подтверждающих роль внимания в разрешении неоднозначного нейронного представления, которые приводят к проблеме связывания (23, 34, 37). Несколько этих экспериментов проверили важное предсказание, что механизмы внимания на уровне восприятия должны быть необходимы в первую очередь когда наблюдатель должен объединить информацию от нейронов, которые кодируют различные особенности мишени. Например, внимание должно быть необходимо, если наблюдатель должен обнаружить синий квадрат среди красных квадратики и синие кружочки, потому что без внимания будет трудно узнать, является ли данный объект одновременно синим и квадратным.Однако внимание на уровне восприятия не требуется, если наблюдатель просто обязан сообщить о наличии или отсутствии синего в массиве, потому что это не требует, чтобы функция была связана с конкретный объект или место. Однако важно отметить, что механизмы внимания более высокого уровня могут потребоваться для обоих этих задачи (например, для обеих задач, вероятно, необходимо передать информация о массиве стимулов в рабочую память).

В недавней серии экспериментов мы сравнили распределение внимание в сочетании с задачей различения с выделением внимание в задаче обнаружения признаков, и мы предсказали, что внимание будет присутствовать только тогда, когда требуется дискриминация по соединению (34).В соответствии с этим прогнозом, большее внимание уделяется наблюдалась во время задачи распознавания соединения, чем во время задача распознавания признаков. Однако, хотя выделение внимания был сокращен для выполнения функциональной задачи, значительные эффекты внимания были все еще наблюдается. Одно из возможных объяснений такой модели результатов: что внимание не играет особой роли в привязке функций и что требования к вниманию просто постоянно меняются, как функция сложности задания (5, 6).Другая возможность, однако действительно ли внимание к обнаружению функций не требуется, но испытуемые в этих экспериментах иногда выделяли внимание к простым целевым функциям, даже если внимание не было необходимо для выполнения задачи. Другими словами, потому что не было штраф за уделение внимания целям визуального поиска, это предыдущее исследование не обращало внимания на необходимость выполнение задач функции и соединения. Поэтому у нас есть провели новую серию экспериментов, в которых требовавший внимания в задачу визуального поиска добавлена ​​центральная задача; это было предназначено отговаривать испытуемых от ненужного использования внимания для выполнения задача визуального поиска.

Новые экспериментальные данные

Настоящие эксперименты были разработаны для проверки гипотезы о том, что механизмы восприятия и внимания необходимы для различения соединения, но не для обнаружения признаков, и поэтому важно использовать определенную меру действия внимания при уровень восприятия. Следовательно, мы решили измерять внимание с помощью средства N2-задне-контралатерального (N2pc) компонента ССП форма волны. Компонент N2pc представляет собой отклонение в отрицательном направлении во времени. диапазон комплекса N2, и это обычно наблюдается в задней части участки кожи головы, противоположные местоположению цели визуального поиска.Предыдущие исследования показали, что этот компонент отражает сосредоточение внимания на цели, чтобы отфильтровать мешающие информация от ближайших отвлекающих предметов (38), и мы недавно показали, что этот компонент сильно напоминает подавление внимания эффекты, которые наблюдались в единичных записях из области V4 и от нижневисочной коры (34, 39). Кроме того, N2pc компонент чувствителен к сенсорным факторам, таким как позиция цели и плотность дистрактора, и поэтому он может отражать механизм внимания на уровне восприятия.

Стимулы, использованные в нашем первом эксперименте, показаны на рис. 2 А . Исполняемые предметы задача визуального поиска с массивами из 12 квадратов, 10 из которых серые и 2 из них были цветными, и они должны были сообщить, есть ли определенный цвет присутствовал в каждом массиве. В некоторых пробных блоках субъекты выполняли это задание в одиночку, а в других испытаниях блокируют это задание была объединена с центральной задачей, в которой испытуемые должны были сообщить была ли буква, представленная при фиксации, согласной или гласной.В буква была искажена случайным визуальным шумом, и интенсивность этого шум был отрегулирован таким образом, чтобы точность выполнения этой задачи составляла примерно 85%. верный. Испытуемым сказали, что главной задачей было считают первоочередной задачей и что они должны посвятить все свои внимание к этой задаче. Центральная буква и массив визуального поиска были представлены одновременно в течение 100 мс; это время режим был разработан, чтобы не допустить переключения внимания испытуемых на цель визуального поиска после распознавания центральной цели.Выполнение задачи визуального поиска было почти идеальным, когда выполняется отдельно (99% правильных) и лишь немного хуже в сочетании с центральной задачей (правильных 97%).

Рисунок 2

( A ) Пример стимулов, используемых в эксперимент 1. ( B ) ERP из эксперимента 1, записанные в боковые участки затылочной части черепа ипсилатеральные и контралатеральные по отношению к расположение целевого стимула. Наличие волны N2pc (заштриховано области), когда задача обнаружения признаков выполнялась отдельно, указывает что визуально-пространственное внимание было уделено цели в этом условие.Напротив, хотя наблюдатели смогли точно обнаруживать цель функции при выполнении параллельного письма задачи распознавания, N2pc не наблюдалось, что указывает на то, что внимание не было необходимости для обнаружения функции.

ERP из этого эксперимента показаны на рис. 2 B . А небольшая, но постоянная компонента N2pc наблюдалась при визуальном поиске задача была выполнена изолированно, что повторяет предыдущие исследования (34, 40). Однако, когда была добавлена ​​центральная задача, компонент N2pc был полностью исключен.Этот результат указывает на то, что уровень восприятия механизм внимания, отраженный компонентом N2pc, не нужен для точного обнаружения признаков.

Также был проведен второй эксперимент, в котором задача визуального поиска был изменен так, что требовалось различение цвето-ориентационное соединение. Как показано на рис. 3 A , каждый элемент в массив визуального поиска был горизонтально или вертикально ориентированным прямоугольник, и испытуемые должны были различать ориентация одного прямоугольника, нарисованного в конкретном заранее заданный цвет.Это дискриминация конъюнкции, поскольку она требует, чтобы наблюдатель связал две отдельные функции — цвет и ориентация — на тот же объект или место. Как и в эксперименте 1, задача визуального поиска выполнялась сама по себе (точность 98%) или в сочетании с центральной задачей распознавания букв (ведущая с точностью 96%). Потому что задача визуального поиска в этом эксперименте потребовали от испытуемых объединить информацию о цвете и ориентации, мы предсказал, что для точной работы потребуется внимание.

Рисунок 3

( A ) Пример стимулов, используемых в эксперимент 2. ( B ) ERP из эксперимента 2, записанные в боковые участки затылочной части черепа ипсилатеральные и контралатеральные по отношению к расположение целевого стимула. Большая волна N2pc (заштрихованная область) может быть наблюдается для задачи соединения, когда она выполняется в одиночку (больше чем для функциональной задачи в эксперименте 1). Когда задача соединения был объединен с задачей распознавания центральной буквы, N2pc был отложено, что свидетельствует о том, что наблюдатели переключили внимание на знаковые изображение цели после выполнения задачи с центральной буквой и может не выполнять эту задачу без использования пространственно сосредоточенного внимания.

ERP из этого эксперимента показаны на рис. 3 B . N2pc компонент наблюдался, когда задача визуального поиска выполнялась самостоятельно, и он был больше, чем компонент N2pc, наблюдаемый для целевых объектов в первом эксперименте. Кроме того, когда была добавлена ​​центральная задача, компонент N2pc не был исключен, а был просто перенесен на позднее время. Это говорит о том, что испытуемые действительно привлекали внимание. на центральную задачу, но они смогли переключить внимание на иконическое изображение массива визуального поиска после завершения центрального задача распознавания.Таким образом, даже когда испытуемые сильно мотивированы не использовать внимание, они все равно использовали внимание, когда задача требовал, чтобы они сочетали цвет и ориентацию. Эти результаты согласуется с предположением, что одна из основных ролей внимания в визуальном восприятие — это разрешение неоднозначностей в нейронном кодировании, которые возникают когда присутствует несколько объектов и наблюдатель должен связать вместе нейронные реакции, которые принадлежат данному объекту.

Полезно сопоставить эти результаты с результатами аналогичного психофизическое исследование, о котором недавно сообщили Джозеф и др. al. (41). Как и в настоящих экспериментах, это исследование объединило задача визуального поиска с центральной задачей, требующей внимания, и оцениваемая степень, в которой уделение внимания центральной задаче мешали визуальному поиску. Однако центральная задача в Joseph et al. исследование было более сложным, чем использованная задача в настоящем исследовании и включал обнаружение целевого объекта в быстрый поток нецелевых предметов (все представлены в ямке). В В отличие от настоящего исследования, Joseph et al. (41) обнаружили, что наблюдатели не могли точно обнаружить цели визуального поиска, определенные простая функция при одновременном выполнении центральной задачи. Из Получив эти результаты, авторы пришли к выводу, что нет прямого маршрута из кодирование функций для понимания, и что даже простые функции должны проходить через стадию ограниченного внимания, чтобы достичь осознания. Хотя этот вывод кажется очень здравым, легко сделать вывод. необоснованный дополнительный вывод из этих результатов; а именно это внимание необходимо для точной идентификации простых функции (в отличие от того, что необходимо для открытого ответа на основу идентичности признаков).Ранее мы показали, что тип центральной задачи, использованный Джозефом и соавт. (41) приводит к постперцепционные нарушения, при которых элементы, которые полностью идентифицированы не сохраняются в рабочей памяти (28, 29), и очень вероятно что ухудшение качества обнаружения признаков, наблюдаемое Джозефом et al. (41) отражает работу постперцептивного механизм внимания. Таким образом, настоящие эксперименты показывают, что идентификация функции может быть выполнена без использования механизмы внимания на уровне восприятия, тогда как результаты Джозефа et al. указывают на то, что может потребоваться внимание, чтобы сделать идентифицированные функции, доступные для понимания.

Благодарности

Мы хотели бы отметить важную роль, которую несколько люди сыграли в формулировании этих идей и в проведении эксперименты, включая Стивена А. Хилларда, Леонардо Челацци, Роберт Десимоне, Эдвард К. Фогель, Кимрон Л. Шапиро, Массимо Джирелли, и Мишель Т. Макдермотт. Подготовка этой рукописи и нескольких описанные здесь исследования были поддержаны грантом 95-38 от Программа Макдоннелла – Пью по когнитивной неврологии и грант 1 R29 MH56877-01 из Национального института психического здоровья.

Сноски

  • ↵ * Кому следует адресовать запросы на перепечатку. электронное письмо: Стивен-Лаки {ат} uiowa.edu.

  • Этот доклад был представлен на коллоквиуме под названием «Нейровизуализация функции мозга человека», организованная Майклом. Познера и Маркуса Э. Райхле, состоявшееся 29–31 мая 1997 г. при спонсорской поддержке Национальная академия наук в Центре Арнольда и Мейбл Бекман в Ирвин, Калифорния.

СОКРАЩЕНИЯ

ERP,
потенциал, связанный с событием;
N2pc,
N2-задний-контралатеральный
  • Copyright © 1998, Национальная академия наук

Устойчивое внимание, избирательное внимание и когнитивный контроль у глухих и слышащих детей

Abstract

Охарактеризованы глухие дети как импульсивный, отвлекающий и неспособный удерживать внимание.Однако в ходе прошлых исследований были протестированы глухие дети, рожденные от слышащих родителей, которые, вероятно, испытывали задержку речевого развития. Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить, влияет ли отсутствие слухового сигнала на проблемы с вниманием у глухих детей без отсроченного взаимодействия с речью. Были проведены две версии непрерывного теста работоспособности 37 глухим детям, рожденным от глухих родителей, и 60 слышащим детям в возрасте от 6 до 13 лет. Задача на бдительность использовалась для измерения устойчивого внимания в течение нескольких минут, а тест на отвлекаемость позволял измерить способность игнорировать несущественную информацию — избирательное внимание.Обе задачи предусматривали оценку когнитивного контроля посредством анализа комиссионных ошибок. Глухие и слышащие дети не различались по показателям устойчивого внимания. Однако глухие дети младшего возраста больше отвлекались на информацию, не относящуюся к задаче, в их периферическом поле зрения, а глухие дети производили большее количество комиссионных ошибок в задаче выборочного внимания. Утверждается, что это вряд ли будет эффектом прослушивания на когнитивную обработку, а скорее может отражать трудности в эндогенном контроле перераспределенных ресурсов зрительного внимания, проистекающие из ранней глубокой глухоты.

Ключевые слова: глухота, зрительное избирательное внимание, устойчивое внимание, нейропластичность, когнитивный контроль

1. Введение

В последнее время наблюдается большой интерес к взаимосвязи между слухом и познанием. Новая область когнитивной науки о слухе (Arlinger et al., 2009) подчеркнула важную роль общих когнитивных процессов, таких как рабочая память (Rönnberg, et al., 2008), внимание (Wild et al., 2012) и обработка последовательностей (Conway et al., 2009) для поддержки понимания и производства устной речи. В случаях, когда слуховые системы нарушены (например, при возрастной потере слуха или в шумной обстановке), эти когнитивные системы, как было показано, играют ключевую роль в поддержке успешной обработки разговорной речи. Один из подходов к определению того, какие когнитивные процессы поддерживают обработку слуха в контексте понимания языка, — это изучение глубоко глухих людей. Действительно, такие исследования привели к теориям, которые формулируют роль слуха в формировании этих когнитивных процессов (Conway et al., 2009). Это привело к утверждению, что пагубное влияние глубокой глухоты на развитие разговорной речи усугубляется — глухота затрудняет доступ к звуковой структуре языка и в то же время приводит к дефициту когнитивных навыков, необходимых для поддержки понимания устной речи. в неблагоприятных условиях (Conway et al., 2009).

Однако есть некоторые глухие дети, которым не трудно выучить язык. Это глухие дети, рожденные в семьях глухих в культурном отношении, где они в младенчестве знакомятся с естественным жестовым языком, таким как американский язык жестов (ASL).Языки жестов являются естественными языками сообществ глухих и обладают фонологическими системами, морфологическими системами и синтаксическими правилами, действующими в рамках сложных грамматических систем (Sandler and Lillo-Martin, 2006). Какие бы когнитивные процессы ни требовались для независимой от модальности обработки речи, глухота у этих детей, которые достигают типичных языковых и социальных вех в младенчестве, явно не нарушается из-за глухоты (Bonvillian et al., 1983; Marschark, 1993; Peterson & Siegal, 2000; Petitto & Марентетт, 1991).Однако по-прежнему возможно, что на когнитивные процессы, необходимые для поддержки разговорной речи, негативно влияет отсутствие слуховой стимуляции. Одним из таких процессов, который, как было продемонстрировано, играет роль в аудиовизуальном понимании речи (Кушнеренко и др., 2013) и отображении слов в мир (Yu & Smith, 2011), является визуальное внимание. Здесь мы сосредоточимся на двух аспектах зрительного внимания, которые, как считается, у глухих детей нарушены: способность удерживать внимание в течение значительного периода времени и способность выбирать соответствующие задаче стимулы и избегать отвлечения — избирательное внимание.

1.1 Дефицит внимания у глухих детей

Сообщалось, что у глухих детей есть поведенческие проблемы, связанные с контролем над импульсами, отвлекаемостью и неспособностью поддерживать внимание в зрительной модальности. Quittner et al. (1990) сообщили, что родители глухих детей указали, что у их детей были более серьезные проблемы отвлекаемости и гиперактивности по сравнению с родителями слышащих детей. В исследовании выявленных учителями проблемного поведения у глухих детей Рейвич и Ротрок (1972) предположили, что импульсивность и отсутствие тормозящего контроля являются причиной значительной части проблемного поведения, о которых сообщалось.Чесс и Фернандес (1980) сообщили о повышенных уровнях импульсивного поведения у глухих детей, проявляющихся в агрессивных действиях, таких как пинки, удары и укусы. Это было исследование глухих детей, чьи матери болели краснухой во время беременности, и агрессивное поведение было более распространено у детей с множественными нарушениями, чем у здоровых детей, страдающих только глухотой.

Однако отчеты родителей и учителей по своей природе являются субъективным подходом. Другие исследователи приняли клинические меры, которые оценивают когнитивный контроль, измеряя, сколько времени требуется ребенку, чтобы выполнить задание, и сколько ошибок он делает — быстрое выполнение в сочетании с большим количеством ошибок рассматривается как индикатор импульсивного стиля ответа. .Несколько исследований показали, что глухие дети слышащих родителей хуже, чем слышащие дети, по этим типам клинических показателей, включая тест лабиринта Портеуса (Best, 1974; Eabon, 1984; O’Brien, 1987), тест соответствия знакомых фигур ( Eabon, 1984; O’Brien, 1987) и тест «Нарисуй человека» (Harris, 1978). Интересно, что исследование Харриса (1978) выявило влияние родительского слухового статуса на соответствие знакомых фигур и тест «Нарисуй человека»: глухие дети, рожденные от глухих родителей, превосходят детей, рожденных от слышащих родителей.

1.2 Непрерывные тесты производительности

Совсем недавно у глухих детей были зарегистрированы нарушения в выполнении задач непрерывной работы на зрение (CPT) (Horn et al., 2005; Mitchell & Quittner, 1996; Quittner et al., 2004; Quittner et al. ., 1994; Smith et al., 1998; Yucel & Derim, 2008). CPT — это компьютеризированные меры внимания, которые обычно требуют, чтобы дети обращали внимание на быстро меняющийся поток стимулов. У них есть преимущества перед клиническими показателями, описанными в предыдущем разделе, в том числе меньшая субъективность в оценке эффективности и определении ошибок, простота администрирования и наличие больших наборов данных, обеспечивающих нормы для большого диапазона возрастов.

В одной из часто используемых CPT, диагностической системе Gordon (GDS; Gordon & Mettleman, 1987), цифры быстро появляются по одной в центре светодиодного дисплея. От детей обычно требуется, чтобы они отвечали на целевую цифру или на определенную последовательность целевых цифр. GDS можно выполнять как визуальную задачу без слухового компонента, поэтому она использовалась для глухих детей. В одной из версий задачи правильное нажатие кнопки в ответ на цифру 9, но только когда ей предшествует 1, составляет индекс устойчивого внимания .Нажатие кнопки в любое другое время (ошибка комиссии) рассматривается как свидетельство проблем импульсного управления, отражающих плохой когнитивный контроль . В другой версии нерелевантные цифры появляются слева и справа от центрального целевого потока цифр. Плохая успеваемость объясняется тем, что ребенок отвлекается на боковые пальцы; иными словами, провал визуального избирательного внимания . В исследованиях с использованием этих заданий сообщалось, что у глухих детей хуже когнитивный контроль (Quittner et al., 1994) и страдать от неспособности правильно выбрать цели (Mitchell & Quittner, 1996) по сравнению с контрольной группой, соответствующей возрасту. Кроме того, Smith et al. (1998) представили данные, свидетельствующие о том, что кохлеарная имплантация устраняет эти нарушения, хотя дети с кохлеарными имплантатами (КИ) не достигли уровня работоспособности контрольных органов слуха. Авторы предположили, что их данные указывают на дефицит зрительного избирательного внимания, возникающий из-за плохой мультимодальной сенсорной интеграции в результате ранней, глубокой потери слуха.Такую позицию можно назвать гипотезой недостатка и, в общем, она предполагает, что интеграция информации от различных органов чувств является важным компонентом развития нормального функционирования внимания в рамках каждой индивидуальной сенсорной модальности.

Согласно альтернативному мнению, дефицит внимания у глухих детей может быть связан с их ограниченным воздействием на язык и плохой социальной коммуникацией в раннем возрасте (Dye & Bavelier, 2013). Вопрос о том, приводит ли потеря слуха, задержка языкового восприятия или аномальное социально-эмоциональное развитие к дефициту внимания у глухих детей, остается малоизученным.Другие недоразумения также заслуживают внимания. Например, Parasnis et al. (2003) проводили Тест переменных внимания (T.O.V.A .; Лирк и др., 1999) глухим и слышащим студентам колледжей. Их данные свидетельствуют о том, что у глухих наблюдателей снизился когнитивный контроль при выборе соответствующей реакции, что сопровождалось снижением восприятия. Parasnis et al. (2003) утверждали, что это отражает соответствующую адаптацию к окружающей среде для того, кто не слышит, и не является патологией внимания.В частности, утверждали они, менее консервативный критерий ответа отражает зависимость от зрения для предупреждения в отсутствие слухового сигнала. Они утверждали, что снижение способности к различению восприятия является результатом перераспределения внимания от центра к периферическому зрению, как первоначально было предложено Невилл и ее сотрудниками (Neville & Lawson, 1987a, 1987b; Neville et al., 1983). В отсутствие слуха, ключевого метода обнаружения событий в непосредственном окружении человека, внимание визуального отбора усиливается у глухих людей на периферии их поля зрения (Bavelier et al., 2006). Эту возможность также следует учитывать при рассмотрении результатов Mitchell and Quittner (1996). В целом, имеющиеся данные указывают на более слабый когнитивный контроль и плохое зрительное избирательное внимание у глухих, но источник этих эффектов остается спорным.

1.3 Непрерывные тесты производительности и кохлеарная имплантация

Horn et al. (2005) сообщили о ретроспективном продольном исследовании эффективности CPT у глухих детей, перенесших операцию CI.Эти имплантированные дети демонстрировали плохое постоянное внимание, которое мало улучшалось с увеличением количества лет использования КИ. В исследовании Yucel и Derim (2008) изучалось влияние возраста имплантации на устойчивое внимание глухих детей в возрасте 6–11 лет. Они сообщили о повышенных уровнях невнимательности и импульсивности у глухих детей по сравнению с контрольными детьми, причем у тех глухих детей, которые получили КИ в возрасте 4 лет, показатели ниже, чем у тех, кто получил имплантаты в более молодом возрасте.Интересно, что Shin et al. (2007) сообщили об обратном в проспективном продольном исследовании корейских глухих детей, получавших КИ в возрасте 6–7 лет: они продемонстрировали больше невнимательности и импульсивности после операции, чем до имплантации.

В исследованиях восстановления функции после кохлеарной имплантации существует противоречие между восстановлением слухового сигнала, возрастом имплантации и приобретением языка. Неясно, в какой степени какие-либо лечебные эффекты кохлеарной имплантации обусловлены улучшенным доступом к прослушиванию или воздействием (разговорной) речи, причем более ранняя имплантация приводит к лучшему развитию языка, чем более поздняя имплантация (Niparko et al., 2010; Томблин и др., 2005). Интересно, что исследование Tharpe et al. (2002) не обнаружили каких-либо различий в уровне бдительности у слышащих детей и глухих детей, которые использовали слуховые аппараты или КИ. Хотя они не обнаружили каких-либо групповых различий в зависимости от предпочтительного режима общения, размеры их выборки были относительно небольшими. Тарп и др. (2002) пришли к выводу, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, как предпочтительный способ общения влияет на связь между состоянием слуха и выполнением тестов на зрительное внимание.

1.4 Глухота, слух и задержка речи

Глухоту нельзя легко отделить от социального и языкового опыта (Dye & Bavelier, 2013). Все исследования, в которых сообщается о дефиците внимания как следствии глухоты, основаны на глухих детях, рожденных от слышащих родителей, многие из которых получили КИ, и большинство из них обучаются разговорной речи или форме ручного общения на основе визуального представления устной речи язык, который создается вместе с речью. Этот последний способ общения иногда называют тотальным общением, и, как сообщается, он ограничивает овладение разговорным языком из-за трудностей сегментации (Ting et al., 2012) и ограничить усвоение языка жестов из-за ввода, который нельзя нативизировать (Wilbur, 2008). Без подтверждения исследований с привлечением глухих детей, рожденных от глухих родителей, которые овладевают ASL ​​и достигают типичных языковых и социальных вех в младенчестве, возможно, что проблемы с вниманием, указанные у глухих детей, являются результатом ранних коммуникативных дефицитов, связанных с задержками в овладении языком.

В этом исследовании мы применили две формы GDS CPT для 37 глухих детей, рожденных от глухих родителей, от которых они приобрели ASL в качестве родного языка, и 60 слышащих детей, рожденных в слышащих семьях.Гипотезы дефицита (Conway et al., 2009; Mitchell, 1996) предсказывают более слабое устойчивое внимание, меньшую способность выделять избирательное внимание и снижение когнитивного контроля у глухих детей по сравнению со слышащими сверстниками того же возраста, независимо от возраста, в котором они привыкли к естественному языку. и ранняя социально-коммуникативная среда. Таким образом, любые наблюдаемые различия в производительности между нашими группами, все из которых с рождения знакомы с естественным языком, но различаются по доступу к прослушиванию, могут быть отнесены к эффектам слуховой депривации как таковой, а не к задержке речи.GDS использовался в предыдущих исследованиях внимания у глухих детей (см. Выше). Он представляет целевые стимулы в фиксированном пространственном местоположении, требуя обработки временной последовательности для успешного ответа на целевую последовательность 1–9. Как задача, которая предъявляет мало пространственных требований, но имеет высокие временные требования, это идеальный инструмент для проверки типов дефицита, предсказываемых гипотезами, такими как гипотеза слухового каркаса (Conway et al., 2009).

3. Результаты

Для всех статистических анализов альфа-критерий.05 использовался для определения статистической значимости. Все p-значения, указанные ниже, являются двусторонними и не корректируются для множественных сравнений, если не указано иное.

3.1 Устойчивое внимание

Средние значения и стандартные отклонения для обеспечения устойчивого внимания приведены в. Как и ожидалось, дети младшего возраста (M = 3,36) демонстрировали более слабое постоянное внимание, чем дети более старшего возраста (M = 4,26). Кроме того, мальчики (M = 3,74), по-видимому, проявляли более слабое устойчивое внимание, чем девочки (M = 4.18). Однако не было очевидных больших различий между успеваемостью глухих и слышащих детей, несмотря на то, что размер выборки был значительно больше, чем в предыдущих исследованиях, в которых сообщалось о устойчивых различиях во внимании на основе статуса слуха.

Таблица 2

Показатели эффективности по (а) постоянному вниманию и (б) формам выборочного внимания непрерывного теста производительности диагностической системы Gordon

(а) Устойчивое внимание Слух Глухой
6–8 лет 9–13 лет 6–8 лет 9–13 лет
N 19 41 12 25
Среднее (стандартное отклонение) чувствительность (d ′) 3.47 (0,78) 4,36 (0,55) 3,18 (0,75) 4,09 (0,66)
Среднее (SD) критерий (c) 0,59 (0,25) 0,45 (0,17) 0,51 ( 0,21) 0,37 (0,21)
Среднее значение (диапазон) комиссионных ошибок 2 (0–12) 1 (0–11) 4 (0–28) 2 (0–20)
Процент с ошибками комиссии в нормальном диапазоне 68,4% 78,0% 54.5% 61,9%
908 –13 лет
(б) Выборочное внимание Слух Глухой
6–8 лет 9–13 лет 6–8 9 лет
N 19 41 10 20
Средняя чувствительность (SD) d ′ 3,07 (0,90) 3,90 (0,76) 2,11 ) 3.70 (0,87)
Критерий среднего (SD) (c) 0,79 (0,27) 0,64 (0,21) 0,81 (0,48) 0,49 (0,20)
Медиана (диапазон) комиссионных ошибок 2 (0–20) 2 (0–39) 10 (2–39) 5 (0–18)
Процент с ошибками комиссии в нормальном диапазоне 78,9% 90,2 % 33,3% 50%
Оценка избирательного внимания * 0.40 (0,76) 0,46 (0,68) 1,01 (0,91) 0,42 (0,91)

Чтобы оценить эти наблюдения, логарифмически преобразованные d-простые баллы из задачи устойчивого внимания были введены в трехсторонний ANCOVA, со статусом слуха (слышащий, глухой), возрастной группой (6–8 лет, 9–13 лет) и полом (женский, мужской) как между предметными факторами, и SES в качестве ковариаты. Это выявило значимые основные эффекты возрастной группы (F (1, 88) = 31,14, p <0,001, частичный эта-квадрат =.261) и пол (F (1, 88) = 4,79, p = 0,031, частичный квадрат эта = 0,05). Никакие другие основные эффекты или взаимодействия не достигли критерия статистической значимости (все F <1, за исключением статуса слуха: F (1, 88) = 1,59, p = 0,211, частичный квадрат этата = 0,018). SES не была значимой ковариатой в анализе (F (1, 88) = 3,85, p = 0,053, частичный квадрат этата = 0,042).

3.2 Когнитивный контроль (задача на устойчивое внимание)

Количество комиссионных ошибок сильно искажено для задачи на устойчивое внимание (см. И).Кроме того, более внимательное изучение данных показало, что некоторые глухие дети совершали необычно большое количество комиссионных ошибок. Вместо того, чтобы отвергать данные как выбросы, количество комиссионных ошибок для каждого ребенка было классифицировано как нормальное или аномально-пограничное на основании возрастных норм, опубликованных в Gordon and Mettleman (1987). Анализ хи-квадрат не выявил различий в классификации ошибок комиссии по бдительности в зависимости от статуса слуха (хи-квадрат = 2,41, df = 1, p = 0,121) или возрастной группы (хи-квадрат = 0.82, df = 1, p = 0,366).

Количество комиссионных ошибок, допущенных каждым ребенком при выполнении задания на устойчивое внимание. Сплошные линии показывают среднее количество ошибок для каждой группы.

3,3 Избирательное внимание

Глухие дети 6–8 лет (M = 1,01) оказались менее способными выборочно уделять внимание целевому потоку стимулов, чем дети 9–13 лет (M = 0,42), у которых показатели избирательного внимания были схожи с оценкой слуха 9 –13 лет (M = 0,46;;). Чтобы подтвердить это наблюдение, показатели избирательного внимания были введены в трехсторонний анализ ANCOVA со статусом слуха (слышащий, глухой), возрастной группой (6–8 лет, 9–13 лет) и полом (женский, мужской) между субъектные факторы и SES как ковариата.Это выявило значимые основные эффекты возрастной группы (F (1, 81) = 6,67, p = 0,012) и пола (F (1, 81) = 8,11, p = 0,006, частичное значение эта-квадрат = 0,091). Основной эффект пола отражал лучшее избирательное внимание для мальчиков (M = 0,35), чем для девочек (M = 0,64 2 ). Основной эффект возрастной группы был определен значительным двусторонним взаимодействием между состоянием слуха и возрастной группой (F (1, 81) = 6,59, p = 0,012, частичный квадрат эта = 0,075).

Средний эффект отвлекаемости по статусу слуха и возрастной группе.Более высокие значения указывают на худшее избирательное внимание (большее отвлечение фланкерами, не имеющими отношения к задаче). Планки погрешностей представляют +/- 1 S.E..M.

Основной эффект статуса слуха не был статистически значимым (F (1, 81) = 2,41, p = 0,124, частичный квадрат эта = 0,029), а также не было двустороннего взаимодействия между статусом слуха и полом ( F (1,11) = 2,64, p = 0,108, частичный квадрат эта = 0,032) и между возрастной группой и полом (F (1,11) = 3,73, p = 0,057, частичный квадрат эта = 0,044). ). Наконец, трехстороннее взаимодействие между состоянием слуха, возрастной группой и полом не было статистически значимым (F (1, 81) = 2.40, p = 0,125, частичный квадрат этата = 0,029).

Чтобы раскрыть двустороннее взаимодействие между состоянием слуха и возрастной группой, для каждой группы участников были проведены отдельные ANOVA. Это выявило значительный эффект возрастной группы для глухих детей (F (1, 25) = 7,21, p = 0,013, частичный квадрат эта = 0,224), но не для слышащих детей (F (1, 55) = 0,001, p = .982, частичное значение эта-квадрат <.001), что подтверждает более низкую производительность избирательного внимания у глухих детей в возрасте 6–8 лет.

3.3 Когнитивный контроль (задание на выборочное внимание)

Число комиссионных ошибок также было сильно искажено для задания на выборочное внимание. Кроме того, что касается задачи постоянного внимания, более тщательная проверка данных показала, что некоторые глухие дети совершали необычно большое количество комиссионных ошибок. Вместо того, чтобы отвергать данные как выбросы, количество комиссионных ошибок для каждого ребенка снова было классифицировано как нормальное или аномально-пограничное на основании возрастных норм, опубликованных в Gordon and Mettleman (1987).

Для классификации ошибок комиссии в задаче выборочного внимания наблюдался эффект состояния слуха (хи-квадрат = 16,75, df = 1, p <0,001), но не возрастная группа (хи-квадрат = 2,10, df = 1, p = 0,147). Глухие дети с большей вероятностью, чем слышащие, совершали достаточно комиссионных ошибок, чтобы их можно было классифицировать как аномальные или пограничные аномалии для их возраста, что свидетельствует о более слабом когнитивном контроле в задаче выборочного внимания у глухих детей (см. И).

Количество комиссионных ошибок, допущенных каждым ребенком при выполнении задания выборочного внимания.Сплошные линии показывают среднее количество ошибок для каждой группы.

4. Обсуждение

Поперечная выборка слышащих и глухих детей 6–13 лет выполнила две версии визуальной CPT. Первые оценили их способность удерживать внимание в течение 9 минут. Второй измерял степень, в которой их система внимания была способна игнорировать несущественные для задачи стимулы на ближней периферии — избирательное внимание. Предыдущие исследования с использованием таких тестов привели к предположению, что глухие дети невнимательны, отвлекаемы и импульсивны (Quittner et al., 1994; Смит и др., 1998; Yucel & Derim, 2008), или что они не могут обрабатывать последовательности, а также слышать детей (Horn et al., 2005). Это оказало некоторую поддержку теориям дефицита, которые предполагают, что глухие дети широко распределяют свое внимание по полю зрения несфокусированным образом (Mitchell, 1996) или что у них нарушены навыки определения общей последовательности предметных областей (Conway et al., 2009). В этом исследовании были задействованы глухие дети из семей глухих. В отличие от глухих детей, у которых есть слышащие родители, глухие дети из глухих семей с рождения знакомятся со своим родным языком и, следовательно, могут достичь нормального языкового развития.Мы рассудили, что если слуховой опыт важен для развития общих способностей предметной области, таких как внимание и обработка последовательности, то эти глухие дети из семей глухих должны демонстрировать значительные нарушения этих функций.

При выполнении задачи «Устойчивое внимание» успеваемость глухих и слышащих детей была сопоставима во всем тестируемом возрастном диапазоне, несмотря на больший размер выборки, чем в предыдущих исследованиях, в которых сообщалось о различиях между глухими и слышащими детьми в том же возрастном диапазоне.Это указывает на отсутствие доказательств того, что у глухих детей, рожденных от глухих родителей, которые в младенчестве начали изучать ASL в качестве первого языка, устойчивый дефицит внимания. Однако добавление не относящихся к задаче стимулов слева и справа от местоположения целевой последовательности (задача выборочного внимания) было особенно разрушительным для младших глухих детей, для которых не относящиеся к задаче стимулы на ближней периферии с большей вероятностью ухудшили производительность. В задаче выборочного внимания глухие дети также демонстрировали большую склонность к импульсивным реакциям — либо упреждающе реагируя на первую цифру двузначной последовательности, либо отвечая на вторую цифру, когда предыдущая цифра не была частью целевой последовательности.Этот более слабый когнитивный контроль был особенно очевиден у глухих детей в возрасте 6–8 лет.

4.1 Устойчивое внимание

Неспособность воспроизвести предыдущие выводы о постоянном внимании может указывать на важную роль, которую язык играет в формировании процессов внимания. Действительно, плохая успеваемость по этой форме CPT была отмечена у детей со слухом с определенными языковыми нарушениями (Ebert & Kohnert, 2011; Finneran et al., 2009; Spaulding et al., 2008) и у детей с плохими навыками социального взаимодействия, таких как с аутизмом (Corbett & Constantine, 2006; Garretson et al., 1990). Как разговорные, так и подписанные взаимодействия обычно требуют постоянного совместного внимания с отправителем, и, как известно, воспитатели формируют поведение внимания и направление взгляда своих младенцев во время взаимодействия (Chavajay & Rogoff, 1999; Loots & Devisé, 2003). Это повышает вероятность того, что предыдущие демонстрации очевидной невнимательности у глухих детей могут отражать плохую раннюю коммуникативную среду и задержки в овладении языком, необходимым для поддержки этих взаимодействий.Ни у одного из детей, набранных в предыдущих исследованиях, не было глухих родителей, и ни один из них не был знаком с естественным жестовым языком, таким как ASL, с младенчества. Действительно, улучшение устойчивости внимания, наблюдаемое у маленьких глухих детей с КИ (Horn et al., 2005), может отражать повышение коммуникативной и лингвистической компетенции, обеспечиваемое имплантацией и обучением слушанию речи, а не устранением потери слуха как такового. Если это так, то это также свидетельствует о клинической пользе ранней имплантации, а также раннего внедрения естественного языка — разговорного или подписанного.

4.2 Избирательное внимание

Младшие глухие дети очень плохо справлялись с задачей избирательного внимания — хуже, чем их сверстники того же возраста со слухом. Однако у детей 9–13 лет эти различия перестали быть очевидными. Важно отметить, что эти глухие дети старшего возраста были похожи на детей младшего возраста в том, что ни один из них не получил КИ, все, как сообщалось, имели тяжелую или глубокую потерю слуха, и все предпочитали получать инструкции по тестированию на ASL. Кроме того, различия в избирательном внимании глухих и слышащих детей в возрасте 6–8 лет нельзя объяснить более слабым устойчивым вниманием или проблемами с обработкой последовательной или числовой информации — группы выполняли задание на устойчивое внимание на одинаковом уровне.

Одна из гипотез состоит в том, что глухие дети младшего возраста борются с этой задачей из-за неспособности контролировать распределение своего зрительного внимания. Несколько исследований показали, что у глухих людей больше визуального внимания к периферии, чем у слышащих (Buckley et al., 2010; Chen et al., 2006; Codina et al., 2011; Dye et al., 2007; Dye & Bavelier, 2010a; Dye et al., 2009; Loke & Song, 1991; Proksch & Bavelier, 2002; Sladen et al., 2005). Эту нейронную пластичность можно рассматривать как адаптивную для организма, который должен полагаться на зрение для отслеживания событий на своей периферии и который не может использовать слух для определения местоположения событий или собеседников.Однако, чтобы успешно ориентироваться в окружающей среде, организм должен уметь целенаправленно использовать усиленное периферическое внимание. Возможно, что к 9–13 годам глухие дети имеют повышенное внимание к своему периферическому полю зрения (по сравнению со слышащими сверстниками). Однако они могут препятствовать этому процессу, когда задача требует внимания к центральному полю зрения, а обработка периферических зрительных стимулов отрицательно сказывается на производительности. Было показано, что сеть лобно-теменного когнитивного контроля улучшается во всех возрастных группах, протестированных здесь (Fair et al., 2007; Hwang et al., 2010; Wendelken et al., 2011). С другой стороны, дети 6–8 лет сочетают повышенное периферическое внимание с неспособностью избирательно уделять внимание центральному полю зрения и игнорировать периферию, когда этого требует задача. Другими словами, нейропластические изменения, которые формируют пространственное распределение зрительного внимания, взаимодействуют с развитием тормозных процессов и других исполнительных функций, определяющих производительность.

4.3 Когнитивный контроль

Глухие дети, по-видимому, демонстрировали более слабый когнитивный контроль, чем слышащие дети.Это наблюдалось только для задачи выборочного внимания, где только 33,3% глухих детей в возрасте 6–8 лет и 50% глухих детей в возрасте 9–13 лет выполняли задания в диапазоне, который считается типичным для слышащих детей. Тот факт, что когнитивный контроль был одинаковым для слышащих и глухих детей в тесте на бдительность, предполагает осторожность при рассмотрении глухих детей как более импульсивных как таковых. Относительно большое количество комиссионных ошибок, наблюдаемых у этих детей, может быть, по крайней мере частично, вызвано неспособностью игнорировать отвлекающие пальцы на их ближней периферии из-за повышенного периферического зрительного внимания.Это может быть особенно характерно для глухих детей младшего возраста.

4.4 Ограничения

Хотя нет оснований полагать, что IQ глухих детей, включенных в исследование, будет отличаться от IQ слышащих детей, это нельзя исключать окончательно. Однако ни у одного из глухих детей, участвовавших в этом исследовании, не было выявлено лингвистических или когнитивных нарушений, и все они были подвержены естественному языку с рождения. Расовые и этнические факторы также могли сыграть роль в структуре наблюдаемых данных.Выборка глухих была исключительно белой европеоидной расы, в которую были включены некоторые дети латиноамериканского происхождения, тогда как выборка слуха имела большее расовое разнообразие и меньше детей латиноамериканского происхождения (см.). Однако раса и этническая принадлежность были хорошо сопоставимы по возрастным группам в выборке глухих детей и, таким образом, вряд ли могли объяснить какие-либо различия в возрастных группах в выборке глухих детей.

Видимо, систематическая разница между глухим и слышащим проявляется в их языковом происхождении. В то время как подавляющее большинство слышащих детей были моноязычными англоговорящими, некоторые из глухих детей, как сообщалось, свободно владели английским и английским языками.В самом деле, возможно, неудивительно, что глухие дети старшего возраста с большей вероятностью будут двуязычными, чем глухие младшие. Альтернативная интерпретация, таким образом, заключается в том, что отсутствие прослушивания ухудшает производительность при выполнении этих задач, но когнитивные преимущества, вытекающие из двуязычия и печати знаков, компенсируют это нарушение у глухих детей старшего возраста. Было высказано предположение, что двуязычие влияет на управляющие функциональные навыки (Barac & Bialystock, 2012). Интересно, однако, что остается неясным, получают ли такие преимущества двуязычные люди, пишущие жесты, таким же образом (Emmorey et al., 2008; Kushalnagar et al., 2010), и сообщалось, что любые двуязычные преимущества не могут распространяться на меры контроля над импульсами (Carlson & Meltzoff, 2008). Это исследование не может решить эти проблемы, поскольку мы не собирали показатели владения языком в необходимых областях; пока эффект двуязычия носит чисто умозрительный характер. Требуются дальнейшие исследования, а также более подробная характеристика многоязычных способностей глухих детей в двуязычных и бикультурных условиях.

5. Выводы

Предыдущее исследование показало, что глухие дети страдают от повышенной невнимательности, отвлекаемости и импульсивности. Мы стремились расширить и уточнить это исследование, тестируя глухих детей, рожденных от глухих родителей, от которых они приобрели ASL в качестве первого языка. Данные свидетельствуют о том, что эти глухие дети не страдают от более слабого постоянного внимания. Это повышает вероятность того, что в более ранних отчетах невнимательность могла быть неверно отнесена к глухоте, когда причины могли быть связаны с задержкой доступа к естественному языку и / или проблемами с общением.Хотя наблюдались некоторые трудности с избирательным вниманием, они наблюдались только у глухих детей младшего возраста и не проявлялись у глухих детей в возрасте 9–13 лет. Одно из предположений состоит в том, что эта неспособность выбрать релевантную для задачи информацию при фиксации проистекает из больших периферийных ресурсов внимания, как описано ранее у глухих детей и взрослых (Bavelier et al., 2006; Dye, Hauser, et al., 2009). Глухие дети младшего возраста могут все еще учиться контролировать распределение своих ресурсов внимания, при этом задачи, требующие подавления периферийной информации и сосредоточения внимания на центральных целях, являются особенно сложными.Обнаружение более слабого когнитивного контроля, особенно при наличии периферийно отвлекающей информации, подкрепляет эту точку зрения.

6. Будущие направления

Необходимы дополнительные исследования, чтобы оценить потенциальное влияние развития двуязычия у глухих детей, которые используют язык жестов, например, ASL, а также развивают навыки устной или письменной речи на таком разговорном языке, как английский. В ходе будущей работы следует также тщательно оценить IQ, управляющие функции и языковые навыки у маленьких глухих детей и, по возможности, также провести аудиометрию для определения степени глухоты.Здесь мы делаем вывод, что глухота не обязательно приводит к дефициту зрительного внимания, указывая на необходимость тщательного документирования языкового фона и уровня владения глухими детьми как жесткой, так и устной модальностями, где это необходимо.

Хотя данные были собраны с использованием поперечного сечения, все дети родились в семьях глухих и посещали школы-интернаты для глухих детей, в которых использовались методы двуязычного и бикультурного образования. Тем не менее, существует острая необходимость в дальнейших лонгитюдных исследованиях, направленных на изучение влияния раннего овладения языком и коммуникативного взаимодействия на траекторию развития способностей внимания.В частности, один из выдвинутых здесь аргументов состоит в том, что ошибки когнитивного контроля и снижение восприятия, которые мы наблюдали у глухих детей младшего возраста (но не у глухих детей старшего возраста) в задаче выборочного внимания, могут быть результатом взаимодействия между различными когнитивно-нервными системами, которые развиваются разными темпами. Джонсон (2012) выдвинул аналогичный аргумент с точки зрения исследования детей с аутизмом и СДВГ. Во многих исследованиях сообщалось о повышенной способности уделять внимание периферии зрения после ранней глубокой глухоты.Однако мало что известно о том, как глухой ребенок может эндогенно контролировать эту способность, ориентируясь на задачу. Таким образом, развитие лобно-теменных сетей внимания, вероятно, будет взаимодействовать с кросс-модальными изменениями в зрительном дорсальном потоке, создавая другой временной ход развития поведения внимания у глухих детей. Лонгитюдные исследования, сочетающие поведенческую оценку со структурной и функциональной нейровизуализацией, могут пролить свет на то, как эти нейронные системы развиваются и взаимодействуют в течение школьного возраста.

Заметки о внимании: значение, типы и детерминанты

В этой статье мы обсудим: — 1. Значение и определение внимания 2. Типы внимания 3. Детерминанты.

Значение и определение внимания:

Внимание — это термин, используемый или данный для процессов восприятия, которые выбирают определенные входные данные для включения в наш сознательный опыт или осознание в любой момент времени. Это процесс, включающий в себя слушание и концентрацию на теме, объекте или событии для достижения желаемых целей.

«Внимание — это концентрация сознания на одном объекте, а не на другом» — Дамвилл.

«Внимание — это процесс четкого представления объекта или мысли перед умом» — Росс.

«Внимание уделяется некоторым специфическим факторам окружающей среды. Это предварительная корректировка для реакции »- Морган.

Таким образом, внимание — это, по сути, процесс, а не продукт. Это помогает в нашем осознании или сознании нашего окружения, которое носит избирательный характер, потому что в данный момент мы можем сконцентрировать или сфокусировать наше сознание только на определенном объекте.

Концентрация, обеспечиваемая процессом внимания, помогает нам яснее воспринимать воспринимаемый объект или явление. Таким образом, внимание — это не просто когнитивный фактор, но, по сути, определяется эмоциями, интересом, отношением и памятью.

Таким образом, внимание — это процесс, который осуществляется посредством когнитивных способностей и которому помогают эмоциональные и поведенческие факторы, чтобы выбрать что-то из различных стимулов, присутствующих в окружающей среде, и перенести это в центр своего сознания, чтобы ясно воспринимать это для получения желаемый конец.

Типы внимания :

Сорта обнуляются (аннулируются) по классификации Росс.

По его словам, внимание разветвляется на:

(а) Непроизвольное или непроизвольное внимание :

Этот тип внимания возникает без игры воли. Здесь мы уделяем внимание объекту или состоянию, не прилагая никаких сознательных усилий, например внимание матери к плачущему ребенку, например, внимание к представителям противоположного пола, к ярким цветам и т. д.

Внимание, вызываемое инстинктами, называется «принудительным невольным вниманием». Молодой человек, когда мы замечаем его сексуальный инстинкт или любопытство, становится очень внимательным в своей задаче.

Другой подтип невольного внимания, вызванный сантиментами, называется «спонтанное невольное внимание». Это результат должным образом развитого чувства по отношению к объекту или идее человека, вокруг которого формируются наши чувства.

(б) Волевое или произвольное внимание :

Когда вызывается «проявленная воля», она становится волевым вниманием.Поскольку это требует сознательных усилий с нашей стороны, оно наименее автоматическое и спонтанное, как невольное внимание. Внимание, уделяемое при решении поставленной задачи по математике, ответе на вопрос в экзаменационном зале и т. Д., Попадает в категорию произвольного внимания.

Волевое внимание далее подразделяется на две категории:

i. Одного волевого акта достаточно, чтобы привлечь внимание в случае имплицитного внимания, e.г. ибо единичный акт воли может привлечь внимание.

ii. В явном волевом внимании нам нужны повторяющиеся акты воли, чтобы поддерживать его, например здесь внимание привлекается повторяющимися волевыми усилиями.

Детерминанты внимания :

Один из двух типов.

1. Внешние факторы или условия

2. Внутренние факторы

I. Внешние факторы или условия :

Эти условия, как правило, являются характеристиками внешней ситуации или стимулов, которые сильнее всего помогают привлечь наше внимание.

Их можно классифицировать как:

1. Природа стимула:

Все типы стимулов не способны привлечь одинаковую степень внимания. Картинка привлекает внимание легче, чем слова. Среди картинок изображения людей привлекают больше внимания, а изображения людей, родственных красивым женщинам или красивым мужчинам, привлекают больше внимания. Таким образом, всегда следует выбирать эффективный стимул для привлечения максимального внимания.

2. Интенсивность и размер стимула:

По сравнению со слабым стимулом, огромный стимул привлекает больше внимания человека. Наше внимание легко направляется на громкий звук, яркий свет или сильный запах, а также к большому зданию будет легче уделить внимание, чем к маленькому.

3. Контраст, изменение и разнообразие:

Изменения и разнообразие привлекают внимание гораздо легче, чем одинаковость и отсутствие изменений, например.г. мы не замечаем тиканья часов, повешенных на стене, до тех пор, пока они не перестанут тикать, то есть любое изменение внимания, к которому вы были привлечены, немедленно привлекает ваше внимание. Фактор, контакт или изменение в высшей степени ответственны за привлечение внимания организма и вносят больший вклад, чем интенсивность, размер или характер стимула.

4. Повторение стимула:

Повторение является очень важным фактором в привлечении внимания. Потому что сначала можно игнорировать стимул, но если он повторяется несколько раз, он привлекает наше внимание, например.г. неправильно написанное слово с большей вероятностью будет замечено, если оно встречается дважды в одном абзаце, чем если оно встречается только один раз. Во время лекции важные аспекты речи часто повторяются, чтобы внимание аудитории можно было легко направить на ценные моменты.

5. Движение стимула:

Движущийся стимул привлекает наше внимание быстрее, чем неподвижный. Мы более чувствительны к объектам, которые движутся в нашем поле зрения, например.г. Рекламодатели используют этот факт и пытаются привлечь внимание людей с помощью движущихся электрических фонарей.

Продолжительность и степень внимания :

Люди могут обладать способностью хватать несколько предметов или, другими словами, присутствовать на нескольких стимулах в одном коротком «представлении». Эта способность человека оценивается с точки зрения объема внимания, который различается от человека к человеку и даже от ситуации к ситуации.

Термин «объем внимания» разработан с точки зрения качества, степени, в которой поле восприятия человека может быть эффективно организовано, чтобы дать ему возможность достичь ряда вещей за данный короткий период времени.

II. Внутренние или субъективные факторы :

Эти факторы предрасполагают человека реагировать на объективные факторы, уделять внимание тем действиям, которые соответствуют его желаниям и мотивам и соответствуют его интересам и отношению. Это ментальное состояние воспринимающего.

Вот некоторые из субъективных факторов:

1. Интерес:

Интерес считается источником внимания. Мы занимаемся объектами, которые нас интересуют.Мы хотели бы посмотреть фильм или сериал по телевидению, потому что нас интересует тема, вокруг которой вращается фильм или сериал. На любой встрече, если обсуждается какой-либо предмет, который нас интересует, который легко привлекает наше внимание и заставляет нас участвовать в обсуждении. В повседневной жизни мы обращаем внимание на интересующие нас стимулы.

2. Мотивы:

Наши основные потребности и мотивы в значительной степени определяют наше внимание, жажду, голод, секс, любопытство. , страх — некоторые из важных мотивов, влияющих на внимание, e.г. маленьких детей привлекает еда.

3. Набор мыслей:

Готовность человека ответить определяет его внимание. Если мы ожидаем стимула, появление этого стимула вместе со многими другими стимулами может не помешать проявлению внимания к этому конкретному стимулу. В то время как студенты ожидают расписания экзаменов к концу семестра, расписание, размещенное на доске объявлений вместе с другими примечаниями, легко привлечет их внимание.

4. Настроения и отношения:

То, на что мы обращаем внимание, зависит от настроения и отношения. Когда мы взволнованы или в гневе, мы очень легко замечаем малейшую ошибку других. Точно так же наше благоприятное и неблагоприятное отношение также определяют наше внимание. Обсудив субъективные и объективные факторы, мы понимаем, что эти факторы взаимосвязаны. Насколько или каким образом мы обращаем внимание на стимул, зависит как от субъективных, так и от объективных факторов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *