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/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / bit / listserv / csgl / 2000 < prev    next >
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Text File  |  1992-12-29  |  8.1 KB  |  169 lines

  1. Comments: Gated by NETNEWS@AUVM.AMERICAN.EDU
  2. Path: sparky!uunet!gatech!paladin.american.edu!auvm!COURIER4.AERO.ORG!MARKEN
  3. X-Delivery-Notice:  SMTP MAIL FROM does not correspond to sender.
  4. Posted-Date: Tue, 29 Dec 92 08:23:08 -0800
  5. X400-Trace: US**AEROSPACE; arrival Tue, 29 Dec 92 08:23:08 -0800 action Relayed
  6. P1-Message-Id: US**AEROSPACE; 921229162308
  7. Ua-Content-Id: CSI NC V2.1b
  8. Message-ID: <0002EBFE.MAI*Marken@courier4.aero.org>
  9. Newsgroups: bit.listserv.csg-l
  10. Date:         Tue, 29 Dec 1992 08:23:08 -0800
  11. Sender:       "Control Systems Group Network (CSGnet)" <CSG-L@UIUCVMD.BITNET>
  12. From:         Marken@COURIER4.AERO.ORG
  13. Subject:      Conflict and Control
  14. Lines: 153
  15.  
  16. [From Rick Marken (921229.0800)]
  17.  
  18. In an effort to direct the net discussion toward more tangible
  19. concerns,  I would like to discuss some research I started
  20. this weekend on the phenomenon of conflict.
  21.  
  22. Conflict is a uniquely control system phenomen. It occurs when
  23. two control systems try to keep the same perception at different
  24. reference levels. For example, consider two control systems
  25. that are controlling the two dimensional position of a dot on a
  26. computer screen. One system controls the perception of the
  27. dot in the x dimension, the other controls the perception of the
  28. dot in the y dimension. The systems control these perceptions
  29. by varying lower level perceptions -- such as the horizontal, h,
  30. and vertical, v, position (as sensed) of the mouse.
  31.  
  32. We can represent the situation like this:
  33.  
  34. 1)            x = a1*h
  35.                y = b2*v
  36.  
  37. x and y can be considered the reference values for the position
  38. of the dot on the screen; the subject must vary the lower level
  39. perceptions, h and v, to produce the perceptions that equal the
  40. reference values. Obviously, this can be done in this situation
  41. since it is possible to find values for h and v that produce perceptions
  42. that equal x and y; there is no conflict.
  43.  
  44. A conflict would exist if we set things up like this:
  45.  
  46. 2)          x = a1*h
  47.              y = a2*h
  48.  
  49. Now there is no way to solve for x and y (assuming they x<>y)
  50. because there is only one lower level perception that can be varied
  51. to produce two different perceptions that satisfy both the x and y
  52. references; there is no way to vary h and have the result equal
  53. BOTH x and y if x<>y. There is a conflict -- both goals cannot
  54. be achieved simultaneously (this is what would be called an
  55. "approach-appoach" conflict; other "classic" conflicts -- like
  56. "approach - avoidance" can also be seen as conflicts between
  57. control systems).
  58.  
  59. It is possible to produce intermediate levels of conflict between
  60. the no-conflict situation of equations (1) and the conflict situation
  61. of equation (2).  This is done by having the lower level perceptions
  62. contribute to the perceptions requested by both higher level
  63. references such that:
  64.  
  65. 3)          x = a1*h + b1*v
  66.              y = a2*h  + b2*v
  67.  
  68. Now the no-conflict case, (1), is  the situation where b1 = 0 and
  69. a2 = 0; and conflict exists when b1=0 and b2=0. There is a theorm
  70. in linear algebra (as Oded knows, my favorite math) that says that
  71. there is a solution to a pair of linear equations, as in (3), when the
  72. determinant of the system is not zero. The determinant of (3), D,
  73. is a1*b2 - a2*b1. So there is a solution to (3) when
  74.  
  75. 4)                   D <> 0.
  76.  
  77. When b1 = 0 and a2 = 0 (the no conflict case) there IS a solution;
  78. when  b1=0 and b2=0 there is no solution (and, indeed, this is
  79. what a conflict means -- there is no way to solve for the two goals
  80. value, x and y, simultaneously).
  81.  
  82. So if inequality (4) is satisfied, there IS a way to achieve both goals
  83. simultaneously. But some values of the coefficents -- a1,a2,b1,b2 --
  84. result in a determinant that is closer to 0 than others. Indeed, we
  85. can pick coefficients so that D ranges from 0 to infinity (I'll
  86. ignore negative values of D for now because that changes the
  87. polarity of the control task). So D can be considered a measure of
  88. "degree of conflict" -- with small values of D indicatingf high levels
  89. of conflict. But, as long as D>0 there IS a solution to the conflict.
  90.  
  91. I did an experiment to see if D (closeness to conflict) made a difference
  92. in a control task. My intuition was that it would NOT; if there is a
  93. solution to equation (3) then a pair of independent control systems (one
  94. trying to produce a perception equal to x, the other a perception equal
  95. to y) should find the solution. In fact, it DOES make a difference -- at
  96. least when  there are continuously varying disturbances present.
  97.  
  98. I set up a two dimensional tracking task based on equation (2) except
  99. that continuously varying disturbances were added to x and y so that:
  100.  
  101. 5)          x = a1*h + b1*v + dx
  102.              y = a2*h  + b2*v + dy
  103.  
  104. where dx and dy are time varying disturbances, h and v are the
  105. horizontal and vertical measures of mouse position and x and y are
  106. the target position of the cursor on the screen (x = 250, y = 150).
  107.  
  108. I could pick values for the 4 coefficients to determine a D value
  109. of my choice.The subject then performed the tracking task with that
  110. level of D in effect. The results were quite clear -- the subject's ability
  111. to control the cursor (keep it near the x,y target position), as measured
  112. by RMS error, declined as the value the value of D decreased -- the
  113. closer to conflict, the poorer the control.
  114.  
  115. I was surprised by this but discovered, to my relief, that the basic
  116. control model behaves in exactly the same way.  Mouse movements
  117. (h,v values) produced by two independent control systems were almost
  118. exactly the same as those produced by the subject, as a a function of D.
  119. So the control exerted by two independent control systems  worsens as
  120. they approach conflict  -- D = 0. For both human and model this is
  121. only true when there is a continuous disturbance to the controlled variable;
  122. when  there is no disturbance, both human and the control model find
  123. the h and v values that bring the cursor to the goal x,y position.
  124.  
  125. There are a number of interesting implications of this little set of
  126. experiments:
  127.  
  128. 1) A person can be operating with "nearly" conflicted control systems
  129. with no problems as long as there is no disturbance to the variables
  130. controlled by the conflicted systems.  Thus, "nearly" conflicted systems
  131. can act like Martin Taylor's hypothetical "bug" in a control hierarchy --
  132. having no deleterious effect until disturbances start to vary.
  133.  
  134. 2) Control with "nearly" conflicted systems mimics control when there
  135. is no conflict but the control systems themselves are poor (low gain,
  136. for example). So the same behavioral sympton (poor control) could
  137. be the result of poorly functioning control systems -- or from perfectly
  138. functioning control systems that are in conflict (there was nothing
  139. wrong with the control systems used to model conflict -- the same,
  140. high gain systems that produced nearly perfect control when D was
  141. large produced lousy control when D was small; the control systems
  142. were fine; what they were controlling -- mutually -- was the
  143. cause of poor control). I plan to do some further research to see if
  144. there are some simple ways to distinguish poor control due to conflict
  145. from poor control due to poorly developed control system. This
  146. could have interesting practical implications -- if poor control is the
  147. result of conflict then the solution would be some form of therapy --
  148. like "going up a level"; if it's due to a poorly developed control system
  149. then the solution would be some form of training.
  150.  
  151. 3) There is some evidence in that data that when the subject is in a
  152. noticable conflict (because it is impossible to control the cursor) some
  153. reorganization is occuring; the gain of the subject's control system
  154. seems to change a bit when the conflict (actually, the symptoms thereof)
  155. is perceived. This reorganization (or, possibly just the work of higher
  156. level control systems) shows up in slight but apparently systematic deviations
  157. of the subject's behavior from that of the model. Thus, there may be the
  158. seeds of an approach to studying reorganization here -- by varying D.
  159.  
  160. Any comments, questions or suggestions would be most welcome.
  161.  
  162. By the way -- all this work (including the modeling) was done in HyperCard
  163. with HyperTalk (inspired by some offline discussions with Rich Thurman).
  164. Take THAT, C freaks.
  165.  
  166. Best
  167.  
  168. Rick
  169.