基于认知负荷理论的雷达信息视图交互设计策略研究

目的 以降低操作者认知负荷为目标从人机认知任务分配角度探讨雷达界面信息图的交互设计策略.方法 对基于雷达信息图的系统观察任务流程进行分析,基于新型人机协同、人机合作视角探讨系统人机功能分配的原则,采用认知负荷评测方法,通过用户绩效测量和NASA-TLX量表,采集分析任务完成的时间、正确率及认知负荷水平,比较不同的人机分工方案对操作者认知负荷的影响.结果 基于新的人机功能分配策略的设计方案中,用户完成时间、正确率均大于初始方案,完成任务的认知负荷小于初始设计方案.结论 复杂信息界面的信息呈现与交互设计,可以通过系统功能在人机之间的合理分配,充分发挥人机各自优势,降低操作者的认知负荷,提高观测准确率,提高系统绩效.     

双人协作任务中协作绩效的神经人因学探讨

目的 从神经人因学的视角出发,探讨双人协作任务中协作绩效的神经生理机制及其影响和促进.方法 采用文献调研和分析方法,分别对神经人因学、神经工效、人机交互、脑机接口等不同领域的相关文献进行了分析,首先系统梳理了神经人因学领域中双人协作任务中绩效的研究技术和方法;其次探讨了神经人因学视角下,协作任务中的绩效表现及其神经机制;再次在此基础上探讨了协作绩效的影响因素及如何增强和促进问题;最后总结了下一步神经人因学领域协作绩效研究如何在未来智能人机交互领域应用.结论 神经人因学视角下,双人协作任务中协作绩效的研究有助于理解人机协同作业或人机组队操作中,操作者之间的人际表征对协同、组队操作的影响作用,研究成果可直接应用于协同作业系统的设计和优化,特别是未来智能时代人机组队的设计和优化,满足众多复杂的人机系统协同作业设计的需求,为建立自然高效协同作业的交互模式提供科学依据.     

考虑信息透明度影响的智能高铁驾驶人机界面可视化设计研究

目的 驾驶界面的信息透明度是影响司机有效监督和接管智能高铁的关键设计特征。针对透明度信息增加带来的负面影响,提出智能高铁驾驶界面透明度信息的可视化设计方法。方法 采用文献调研分析方法,分别对机器人、民防、核能、航空航天等领域的文献进行检索和分析,系统梳理透明度信息的类型、认知任务影响和可视化设计方法;分析智能高铁弹出故障界面的透明度信息,指出目前界面中存在的问题和不足,即任务流程和判断逻辑的视觉呈现不佳,告警信息紧急程度和恢复状态信息缺乏;提出基于逻辑流程图和颜色编码的可视化设计方案,并通过用户实验进行验证。结果 发现逻辑流程可视化设计在提升情境意识、任务绩效和降低认知负荷方面有较好的作用。颜色编码可视化设计的有效性取决于是否有逻辑流程的呈现,在没有逻辑流程时,可能会降低操作正确率。结论 可视化设计有助于降低透明度信息对认知负荷和任务绩效的负面影响,实现智能高铁的高质量人机协同驾驶。     

人机系统可靠性设计研究进展

目的 研究人机系统可靠性设计理论。方法 通过对可靠性概念的描述,进而对机械可靠性、人的可靠性、人机系统可靠性的研究现状、主要分析方法及应用等方面的文献进行梳理与综合分析。初步构建了人机系统可靠性设计研究框架。结论 指出人机系统可靠性设计的未来发展趋势,为该领域进一步的研究提供参考。     

自动驾驶中基于透明度的人机界面设计研究

目的 选取自动驾驶中后方来车的典型场景,探究基于透明度人机界面（HMI）设计对驾驶员认知的影响。方法 采取文献查阅、场景分析、实验评估等研究方法,使用态势感知的透明度（SAT）理论模型,设计了该场景下的HMI界面,并在驾驶模拟器上进行了设计验证。结果 研究结果表明HMI透明度水平与驾驶员对系统的信任度呈正相关,但感知工作量无显著变化。另外,不同水平的透明度信息会影响驾驶员的态势感知能力,而驾驶员对当前情境的理解与信任度存在显著相关性。结论 HMI的透明度设计会从三个方面影响驾驶员的认知,分别是态势感知、工作负荷和信任度。因此在对人机界面进行透明度设计时,需要重点考虑对这些因素的影响。     

不同显示方式YAH地图空间定向绩效的比较研究

目的对三种YAH(You-Are-Here)地图显示方式的导航绩效进行工效学评价比较。方法被试间设计,180名被试分别参与三种显示方式下的绝对朝向判断和相对方位判断任务。结果绝对朝向判断和相对方位判断任务在反应时和正确率上均存在显著的显示方式间差异,绝对朝向判断中绩效由高至低依次为改进型北向上、普通北向上、前向上,相对方位判断中为前向上、改进型北向上、普通北向上,其中在正确率上前向上与改进型北向上的导航绩效差异不显著。结论标示有读图者当前朝向信息的改进型North-up式YAH地图的导航绩效最优。     

飞机座舱数字信息界面交互设计与情境意识研究综述

目的 飞机座舱作为飞机安全高效运行的中枢,对座舱数字信息界面进行合理设计能够提升飞行员处理飞行数据信息及决策的情境意识水平,减少人为因素出错,提升飞行安全。方法 对现有民用飞机及战机座舱的主飞行显示器(PFD)、头盔显示器(HMD)、全景座舱显示器(PCD)等数字信息人机界面设计研究进行梳理和归纳,总结飞机座舱人机交互设计的发展规律和未来发展趋势。结论 从国内外研究综述表明,通过“机”的数字界面信息表征设计和“人”的情境感知、认知工效、认知体验研究,可以加强人机沟通与人机协作,改善飞行员获取飞机信息、判断与决策的认知绩效,有利于飞行员高质量完成飞行任务。     

智能交互系统中人机组队协同工效提升的模型构建

目的 智能交互系统在城市救援及日常生活中应用越来越广泛,探讨了人机组队作业中人机协同工效提升的内在机制和规律,以构建人机组队协同的相容性理论模型并应用于复杂系统中人机组队的设计和优化。方法 采用跨学科交叉分析和文献调研分析的方法,分别对认知心理学、工程心理学和计算机科学等不同领域文献进行充分检索和分析,系统梳理了从智能体的界面设计及自动化水平、操作员状态与情境感知能力、人机关系及交互方式等对人机协同工效的影响因素;并通过共享心理模型、自然主义决策模型、多重表征模型尝试对人机如何协同的机制进行探讨和分析,指出了目前研究中存在的问题和不足。在此基础上提出较为系统的智能交互系统中人机组队相容性理论模型。结果 该模型通过对人、智能体、环境和任务特征进行分析,并从物理相容性、认知相容性和情感相容性三个角度,对人机组队协同工效提升的内在规律和机制进行深入探讨,有效提升人机组队协同的系统工效和用户体验,避免安全事故的发生。结论 智能交互系统中人机组队的相容性模型可用于未来人机协同工效提升的理论和实践研究,也可用于未来智能人机交互系统,特别是智能化时代人机组队的设计和优化,满足众多复杂的人机系统(如商用飞机驾驶舱、核电站中央控制室)人机高效协同设计的需求,为建立自然高效人机协同作业的交互模式提供科学依据。     

人机智能协同研究综述

目的 智能系统在智能制造、智慧城市、医疗健康、生活服务等各种场景中越来越广泛地存在,为应对人与智能系统的交互中所面临的诸多挑战,从技术和体验的视角分析人机智能协同中的关键问题。方法 对从人机交互到人机智能协同的发展脉络与研究范围进行梳理,提出综合技术视角和体验视角的研究框架;从智能系统的特征出发,梳理出技术视角下人机智能协同所带来的新兴问题;从体验的视角探讨如何推动实现人机智能协同;在此基础上总结人机智能协同的发展趋势。结论 总结了人机交互演进的三个阶段;提出了技术视角下人机智能协同的关键问题,包括人机能动性分配、动态学习和修正、情境自适应及主动响应模式;探讨了体验视角下人机智能协同的可解释性、信任问题、情感化及公平负责等问题;指出了人机智能协同全方位、多类型及体系化的发展趋势。     

弹出窗口透明度对信息判读绩效影响研究

目的探究不同弹出窗口透明度对弹出窗口(前景)信息和背景信息综合判读绩效的影响。方法(1)采用调整法为弹出窗口确定下述透明度分布:前景信息临界可见、前景与背景信息最清晰、背景信息临界可见,进而选取对应透明度水平。(2)依据选取结果展开绩效实验。结果不同透明度水平的信息判读绩效,对于红色弹出窗口,反应时差异显著;蓝色窗口,正确率差异临界显著,反应时差异显著;黑色窗口,正确率和反应时差异均显著。结论对于绿色字符——红色、蓝色、黑色弹出窗口,能够同时提供前景和背景信息的透明度范围为7%-66%,利于前景和背景综合信息判读的透明度分别为24%~35%,25%~35%,25%~37%。     

Automation-induced complacency for monitoring highly reliable systems: the role of task complexity,system experience,and operator trust

The increase in quantity and complexity of advanced automated systems has generated new concerns surrounding automation-induced complacency, or the difficulties operators have monitoring the status of automated systems. The present investigation consists of two studies that assessed the impact of system reliability, monitoring complexity, operator trust, and system experience on automation-induced complacency. In both studies, participants operated a manually controlled flight task while monitoring several simulated aircraft displays for failures. The ability of operators to detect a single automation failure over three experimental sessions was also assessed. Results indicated that realistic levels of system reliability severely impaired an operator's ability to monitor effectively. Further, as system experience increased, operator monitoring performance declined. The results also indicated that the complexity of the monitoring task heavily influenced operator monitoring, with poorer performance associated with more cognitively demanding tasks. Finally, results from both studies indicated that operator trust increased and monitoring performance decreased as a function of increasing system reliability. These results suggest that for highly reliable systems, increasing task complexity and extensive experience may severely impair an operator's ability to monitor for unanticipated system states.     

语音提示和错误类型对有条件自动驾驶接管的影响

目的 在有条件自动驾驶中,驾驶员会根据系统发出的接管提示而选择进入手动驾驶模式。由于技术限制,自动驾驶系统有时会发出错误的接管提示,这可能会影响驾驶员的人机信任及后续的接管决策。此外,不同类型的接管提示音类型也会影响驾驶者对接管的响应。因此,探究不同声音类型下接管提示错误类型对人机信任和接管绩效的潜在影响,对自动驾驶系统的接管提示设计具有重要意义。方法 以行人预警为例,通过模拟驾驶实验,从绩效、主观评价两方面探究提示音类型(语音和耳标)和接管提示错误类型(漏报和虚报)对驾驶员人机信任和驾驶行为的影响。结论 相较于语音提示,驾驶员在耳标提示下的接管反应时间更短,可用性和满意度更高。在经历漏报提示后,驾驶员的人机信任水平降低并对随后正确接管提示的反应变快。     

Using finite state automata (FSA) for formal modelling of affordances in human-machine cooperative manufacturing systems

Modelling complex systems poses significant challenges on how one represents the system components and interactions among them. In order to provide a systematic approach to represent human participation as a part of a dynamic system, this paper presents a formal automata model of human-machine cooperative systems that incorporates human capabilities with respect to system conditions. Specifically, we propose a control model for human-involved shop floor systems based on discrete event-based systems (DES) and an environmental concept known as an affordance. When modelling human-involved systems where a human operator is considered a crucial system component, it is necessary to analyse the model complexity that increases significantly due to a human's behavioural patterns. From the perspective of the temporal and physical state domains a human operator's behaviour is usually limited by attention and resource constraints. We investigate these limitations and map them into constrained system affordances, and then construct a formal human-machine cooperative model based on the finite state automaton (FSA) model. The proposed model can provide a framework to combine human activities into systems operations in consideration of human's effectivities and system affordances. A detailed application example is provided to illustrate that the proposed model can effectively be applied to manufacturing control systems.     

Quality risk management in pharmaceutical development

The objective of ICH Q8, Q9 and Q10 documents is application of systemic and science based approach to formulation development for building quality into product. There is always some uncertainty in new product development. Good risk management practice is essential for success of new product development in decreasing this uncertainty. In quality by design paradigm, the product performance properties relevant to the patient are predefined in target product profile (TPP). Together with prior knowledge and experience, TPP helps in identification of critical quality attributes (CQA’s). Initial risk assessment which identifies risks to these CQA’s provides impetus for product development. Product and process are designed to gain knowledge about these risks, devise strategies to eliminate or mitigate these risks and meet objectives set in TPP. By laying more emphasis on high risk events the protection level of patient is increased. The process being scientifically driven improves the transparency and reliability of the manufacturer. The focus on risk to the patient together with flexible development approach saves invaluable resources, increases confidence on quality and reduces compliance risk. The knowledge acquired in analysing risks to CQA’s permits construction of meaningful design space. Within the boundaries of the design space, variation in critical material characteristics and process parameters must be managed in order to yield a product having the desired characteristics. Specifications based on product and process understanding are established such that product will meet the specifications if tested. In this way, the product is amenable to real time release, since specifications only confirm quality but they do not serve as a means of effective process control.     

形态与功能融合的医疗器械创新设计研究

目的通过对医疗器械形态的"嵌合"设计进行研究,使设计者掌握医疗器械创新设计的方法,以满足医疗器械的作业者与被作业者在使用时的舒适性、功能的协调性、安全性和便利性,减少操作的难度,同时也给医生与患者带来福音。方法通过对市场上优秀的医疗器械产品的使用功能、操作流程、使用者与被使用者的需求进行分析,总结出人与医疗器械有机"嵌合"的设计原则与设计方法。结论医疗器械形态与功能融合是人、机、环境、效果的有机嵌合,设计者只有对医疗器械使用流程的精确掌握,才能进行系统的构思与设计,创造出优秀的医疗器械。     

基于卡诺与四象限模型的商业智能系统界面设计

目的为了准确识别敏捷开发场景中满足用户期望的商业智能系统人机界面设计需求,为其界面设计提供有益的借鉴方法。方法首先,采用用户访谈与用户旅程地图的方法获取商业智能系统人机界面的用户需求,提炼为设计需求后应用卡诺模型实现需求属性分类。然后结合用户满意度指数的计算结果构建四象限图,获取不同需求对用户的重要影响程度,并识别界面设计中的用户重要需求。最后,根据用户重要需求识别的结果来合理地分配设计资源,展开具体的界面设计。结论以商业智能系统人机界面设计为例进行研究,结果表明在敏捷开发场景中综合应用卡诺模型与四象限模型的方法,能够有效指导界面设计,提升设计师的开发效率与用户体验的满意度。     

军事领域中的人机协作研究综述

目的 对军事领域中人机协作的应用现状和理论现状进行归纳与分析,指出未来的发展趋势,旨在为人机协作军事系统的技术发展和设计研究提供理论方向。方法 以无人机系统、无人车系统、无人艇系统的实际应用场景为代表,分析人机协作的军事应用现状;剖析军事背景下国内外人机协作任务分配、人机交互方式、人机交互界面设计、人机协作效能评估的研究进展;综合前人的研究现状对未来的研究发展趋势进行总结。结论 根据国内外研究的现状、热点与趋势可知,人机协作的任务分配需综合考虑人员行为和任务时序等因素,以提高人机协作效率,探寻更优的分配模式;多模态智能交互将成为未来人与无人集群交互的主流形态,多通道结合的信息交流将改变操作员与指控系统互动的方式,实现人与无人集群的高效交互;态势认知是未来智能战场面临的挑战,人机协作为智能态势认知领域的研究奠定了基础。     

Neuroadaptive technologies: Applying neuroergonomics to the design of advanced interfaces

This article describes an emerging approach to the design of human-machine systems referred to as 'neuroadaptive interface technology'. A neuroadaptive interface is an ensemble of computer-based displays and controls whose functional characteristics change in response to meaningful variations in the user's cognitive and/or emotional states. Variations in these states are indexed by corresponding central nervous system activity, which control functionally adaptive modifications to the interface. The purpose of these modifications is to promote safer and more effective human-machine system performance. While fully functional adaptive interfaces of this type do not currently exist, there are promising steps being taken toward their development, and great potential value in doing so--value that corresponds directly to and benefits from a neuroergonomic approach to systems development. Specifically, it is argued that the development of these systems will greatly enhance overall human-machine system performance by providing more symmetrical communications between users and computer-based systems than currently exist. Furthermore, their development will promote a greater understanding of the relationship between nervous system activity and human behaviour (specifically work-related behaviour), and as such may serve as an exemplary paradigm for neuroergonomics. A number of current research and development areas related to neuroadaptive interface design are discussed, and challenges associated with the development of this technology are described.