Юрьев. Разработка модели взаимодействия кратковременной памяти и произвольного внимания

Аннотация:
Работа посвящена численному моделированию и анализу динамики взаимодействия кратковременной памяти и произвольного внимания. Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки уровня когнитивной нагрузки и прогнозирования снижения операторской надежности в критических сферах деятельности (управление БПЛА, авиадиспетчерский контроль) в реальном времени. На основе феноменологического подхода сформулирована математическая модель в виде системы связанных нелинейных ОДУ первого порядка. Взаимное пороговое влияние процессов формализовано с помощью сигмоидальных функций Хилла, моделирующих эффект «когнитивного шлюза» при переключении режимов взаимодействия памяти и внимания. Ограниченность ресурсов описана посредством логистических механизмов насыщения в границах единичного квадрата. Разработанный программный симулятор на языке Python (с использованием NumPy и SciPy) реализует численное решение системы методом Рунге-Кутты 4-5 порядка с адаптивным шагом (алгоритм RK45), обеспечивающим автоматическое изменение шага интегрирования при контроле локальной погрешности в моменты резких изменений правых частей уравнений. Проведено имитационное моделирование сценариев нагрузки. При анализе траекторий в фазовом пространстве и 3D-диаграмм доказано наличие бистабильности (эффект рабочей памяти) и исследованы бифуркации — качественные перестройки когнитивного ландшафта, связанные с исчезновением аттрактора рабочей памяти при моделировании синдрома дефицита внимания (СДВ) и когнитивного утомления. Выполнена верификация расчетного ядра по законам Миллера и Эббингауза. Практическая значимость заключается в возможности интеграции разработанного симулятора в адаптивные системы обучения для подстройки темпа подачи материала, а также в инженерную эргономику для предиктивной оценки устойчивости операторов к дистракторам.