Metody badania obciążenia poznawczego osób kierujących pojazdami w symulatorach jazdy

Transkrypt

1 Metody badania obciążenia poznawczego osób kierujących pojazdami w symulatorach jazdy Ewa Łazowska, Michał Niezgoda, Mikołaj Kruszewski, Tomasz Kamiński Instytut Transportu Samochodowego

2 Agenda 1. Przedstawienie i problematyki praktycznej i teoretycznej Dlaczego jest to zagadnienie tak istotne z punktu widzenia zmieniającej się rzeczywistości transportowej? Czym jest obciążenie poznawcze (ang. cognitive load) 2. Jak badać obciążenie poznawcze? Przykład zadania n-wstecz 3. Omówienie badania przeprowadzonego w Instytucie Transportu Samochodowego 4. Podsumowanie

3 Problem praktyczny Urządzenia wewnątrz pojazdu obciążają system poznawczy kierowców i zwiększają ryzyko zaistnienia kolizji drogowej. Potrzebne są efektywne metody detekcji obciążenia poznawczego u kierowców. Infrastrukturę drogową można badać w warunkach podwyższonego prawdopodobieństwa wystąpienia błędu operatorskiego (np. w badaniach na symulatorach jazdy projekt EyeVid)

4 Problem teoretyczny obciążenie ż i poznawcze (ang. cognitive load) Obciążenie poznawcze (przekroczenie wydolności poznawczej) system poznawczy nie jest w stanie kompensować dostępnymi zasobami wymogów sytuacji zadaniowej (Wickens, 2002; Spiewak, 2008) Pojęcie najczęściej stosowane w badaniach nad: pamięcią roboczą (Piotrowski, 2004) teoriach zasobów uwagi (Kahneman, 1973; Wickens, 2002; Nęcka, 2007) Obciążenie poznawcze w trakcie jazdy samochodem Obciążenie poznawcze w trakcie jazdy samochodem najczęściej badane jest w paradygmacie podwójnego zadania

5 Zadanie n-wstecz (ang. n-back task) Procedura: Mehler, B., Reimer, B., Dusek, J.A. (2011). MIT AgeLab Delayed Digit Recall Task (n-back). MIT AgeLab white paper B. Instrukcja: Pierwsza z wersji zadania zwana jest zadaniem 0-wstecz, co oznacza, że gdy czytam każdą z list składającą się z dziesięciu cyfry, Państwa zadaniem jest głośne powtórzenie ostatniej usłyszanej cyfry. Przykładowo, jeśli cyfrą, którą wypowiem będzie 3, Państwo powiecie 3, jeśli 2, powiecie Państwo 2 i tak dalej. Prosimy o zachowanie możliwie jak największej dokładności

6 Zadanie n-wstecz (ang. n-back task) Charakterystyka: Prezentacja bodźców w kanale słuchowym Wymagana odpowiedź werbalna Zadanie n-wstecz stawia bardzo duże wymagania wobec funkcji kontrolnych pamięci roboczej (Piotrowski, 2004) Zawartość pamięci roboczej jest cały czas aktualizowana przy jednoczesnym usuwaniu z pamięci informacji już niepotrzebnych. Status bodźców nieustannie zmienia się. Dystraktory stają się bodźcami docelowymi i na odwrót. Zadanie n-wstecz jest skuteczną metodą wyzwalania różnych poziomów obciążenia ą poznawczego (Mehler et. al, 2008; Biernacki, 2013)

7 Jak mierzyć obciążenie poznawcze u kierowców? Miary subiektywne: Indeks obciążenia zadaniowego NASA-TLX (Hart & Staveland, 1988; Bicka-Capała, 2007) subiektywna ocena na 6 skalach: 1.obciążenie umysłowe 2.obciążenie fizyczne 3.presja czasu 4.wydolność 5.wysiłek 6.frustracja Wydajność w realizacji zadania (Reimer, 2009) Kontrola nad kierownicą, położenie w pasie ruchu Prędkość Wyraźny spadek kontroli nad pojazdem był obserwowany tylko dla najbardziej obciążających zadań Pomiary fizjologiczne/neurologiczne (Mehler, 2012; Palinko, 2010) Przewodnictwo skórne (SCL) i częstotliwość akcji serca (HR) EEG (załamek P3b) Wskaźniki okulograficzne

8 Miary okulograficzne obciążenia poznawczego Pupilometria i Średnia procentowa zmiana w wielkości źrenicy ACPS (ang. Average Change in Pupil Size) Zadaniom trudnym towarzyszy zwiększone rozszerzalność źrenicy (Palinko, 2010) ICA - Indeks Aktywności Poznawczej, niewielkie gwałtowane zmiany wielkości źrenicy (Marshall, 2000) Częstotliwość mrugania (BR Blink Rate) Obciążenie poznawcze w zadaniach zwiększają BR. Przy czym zadania wymagające aktywności uwagi wzrokowej hamują BR (Recarte et al., 2008) Fiksacje czasy trwania fiksacji, zmiana położenia Zadania werbalne tunelują przeszukiwane pole widzenia iwydłużają czasy trwania fiksacji (Recarte, 2000)

9 Badanie Co jest najbardziej wrażliwym wskaźnikiem obciążenia poznawczego podczas kierowania pojazdem? Badane zmienne: Poziom trudności realizowanego zadania n- wstecz Zmiana położenia fiksacji w osi horyzontalnej i wertykalnej Częstotliwość mrugania Zmiana wielkości źrenicy Zmienność położenia kierownicy Zmienność prędkości / Średnia prędkość Grupa badawcza: 46 osób: 17 kobiet i 29 mężczyzn Doświadczeni kierowcy Średni wiek = 36,6 (SD=9,68)

10 Narzędzia Symulator AS Okulograf SMI Glasses Kwestionariusz NASA-TLX (Bicka-Capała, 2007) Scenariusz: autostrada - trasa o długości ok. 7 km Zadanie n-wstecz (Mehler, Reimer, Dusek, 2011)

11 Procedura Zadanie Czas trwania (min:sek) Opis Adaptacja ok. 10:00 Sama jazda symulatorem Jazda (poj. zadanie) 0:50 Sama jazda symulatorem Jazda + 0-wstecz 0:18 0:50 Instrukcja 2 zestawy cyfr 1:20 Przerwa Jazda + 1-wstecz 0:18 0:50 Instrukcja 2 zestawy cyfr 1:20 Przerwa Jazda + 2-wstecz 0:18 0:50 Instrukcja 2 zestawy cyfr

12 Charakterystyka zadania - wyniki Symulator M= 24,11 0-wstecz M=97,28 0-wstecz M= 21,50 1-wstecz M=84,66 1-wstecz M= 28,65 2-wstecz M=75,91 2-wstecz M= 46,17 F(2.27,102.14)=49.73; 27 14) p<0.01, 01 η2= F(2, 90)=17.82; p<0.01, 01 η2= Analiza efektów prostych Sama jazda istotnie niżej oceniona niż 2-wstecz 0-wstecz istotnie niżej niż 1- i 2-wstecz 1-wstecz istotnie niżej niż 2-wstecz Analiza efektów prostych: 0-wstecz istotnie wyższe niż 1- i 2- wstecz *Do analizy efektów prostych zastosowano poprawkę dla porównań y p y p p ę p wielokrotnych Bonferroniego * Przy niespełnieniu założeń o sferyczności korekta df Huynh-Feldt

13 Wskaźniki okulograficzne - wyniki Symulator M= 117,52 0-wstecz M= 92,11 1-wstecz M= 71,03 2-wstecz M= 73,97 Symulator M=145,09 0-wstecz M= 130,94 1-wstecz M= 103,80 2-wstecz M= 111,64 F(2.66,119.70)=33.98; p<0.01, η2=0.43 F(3, 135)=8.24; p<0.01, η2=0.16 Analiza efektów prostych Analiza efektów prostych Sama jazda miały istotnie wyższy wskaźnik Sama jazda miały istotnie wyższy wskaźnik SD fiksacji na osi y niż 0-1- i 2-wstecz SD fiksacji na osi x niż 1- i 2-wstecz 0-wstecz istotnie wyższe niż 1- i 2- wstecz 0-wstecz istotnie wyższe niż 1-wstecz

14 Wskaźniki okulograficzne - wyniki Symulator M= -5, wstecz M= -2,38 1-wstecz M= 2,56 2-wstecz M= 5,10 F(2.52,101.36)=71.31; p<0.01, η2=0.61 Analiza efektów prostych Sama jazda miały ł istotnie t i niższy wskaźnik ź ACPS niż 0-, 1- i 2-wstecz 0-wstecz ACPS istotnie niżej niż 1- i 2-wstecz 1-wstecz ACPS istotnie niżej niż 2-wstecz F(2.63, )=2.96; p<0,05; η2=0.06 Analiza efektów prostych Jedynie między zadaniem bez obciążenia, a 2-wstecz wystąpiły istotne różnice

15 Konkluzje z przeprowadzonego badania Wskaźniki ź wydajnościowe ś w pojeździe: Średnia prędkość / zmienność prędkości Kontrola położenia pojazdu w pasie ruchu Mogą nie być dobrymi wskaźnikami dla warunków zbliżonych do rzeczywistych ze względu na: Wpływ geometrii drogi i zachowanie pozostałych uczestników ruchu Jednak nie wyklucza to ich stosowania w odpowiednio standaryzowanych scenariuszach badawczych Zadanie Zmiany Pasa Ruchu LCT, ISO 26022: Zadanie ConTRe

16 Konkluzje z przeprowadzonego badania Najbardziej obiecujący wskaźnik - zmiana wielkości źrenicy Zmienność warunków oświetlenia wpływa na zachowanie tego wskaźnika Czy można w łatwy sposób zastosować ten wskaźnik w systemach samochodowych do detekcji obciążenia? Zmienność położenia fiksacji Bardziej wrażliwa zmienna związana z osią wertykalną (y) Charakterystyka realizowanego zadania jest kluczowa Miara kontrowersyjna ze względu na dynamikę sytuacji prowadzenia pojazdu Należy pamiętać o różnicach w przeszukiwaniu pola widzenia między kierowcami doświadczonymi, a niedoświadczonymi! Częstotliwość mrugania może wskazywać na różne poziomy obciążenia ale tylko przy dużych różnicach w trudności realizowanego zadania Średni czas trwania fiksacji okazał się niezbyt dobrą miarą obciążenia poznawczego

17 Metody badania obciążenia ą poznawczego osób kierujących pojazdami w symulatorach jazdy Dziękuję za uwagę Ewa Łazowska Instytut Transportu Samochodowego