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Kognitive Koordination von Flugzeugen

06.01.2016

Wissenschaftler des Kompetenzzentrums Virtual Humans der TU Chemnitz erforschen die Arbeitsweise von Fluglotsen, um sie künftig mit verbesserter Technik zu unterstützen

Fluglotsen denken in zweieinhalb Dimensionen – und sind wesentlich leistungsstärker in Sachen Aufmerksamkeit als andere Menschen. Diese Schlüsse lassen sich aus der bisherigen Forschung im Verbundprojekt „StayCentered – Methodenbasis eines Assistenzsystems für Centerlotsen (MACeLot)" ziehen, das am Kompetenzzentrum Virtual Humans der Technischen Universität Chemnitz angesiedelt ist.


Wissenschaftler des Kompetenzzentrums Virtual Humans der TU Chemnitz erforschen die Arbeitsweise von Fluglotsen, um sie künftig mit verbesserter Technik zu unterstützen. Promovendin Linda Pfeiffer (l.) und Studentin Tabea Sims bereiten eine Nutzerstudie vor, mit der die Chemnitzer Wissenschaftler die Effizienz verschiedener Höhenvisualisierungen im Fluglotsenalltag untersuchen. Foto: TU Chemnitz/Steve Conrad

Wissenschaftler der Juniorprofessur Visual Computing und der Professur Medienpsychologie arbeiten hierbei in Kooperation mit der DFS Deutsche Flugsicherung GmbH. Ziel der Wissenschaftler ist dabei nicht nur, den Flugverkehr sicherer zu machen, sondern die Lotsung effizienter:

„Wir gehen davon aus, dass die Arbeit der Fluglotsen schon heute eine maximale Sicherheit gewährleistet. Wir arbeiten daran, ihnen technische Lösungen zur Verfügung zu stellen, um Flugzeuge beispielsweise schneller landen zu lassen. Wenn weniger Warteschleifen geflogen werden müssen, reduzieren sich die Minuten, die ein Flugzeug in der Luft verbringt – und das hat auch große Auswirkungen auf die Kosten“, erklärt Jun.-Prof. Dr. Rosenthal, Inhaber der Juniorprofessur Visual Computing.

Die Technik, mit der Fluglotsen heute arbeiten, sei in Sachen Darstellung und Nutzerschnittstelle zweckmäßig nicht auf Höhe der Zeit, sagt Rosenthal. „Die Technik ist historisch gewachsen, die Fluglotsen sind beispielsweise an die einfarbige Darstellung des Radarschirms auf quadratischen Bildschirmen gewohnt. Neuerungen einzuführen ist extrem anspruchsvoll, da sie strenge Sicherheitstests durchlaufen müssen.“

Schließlich dürfen die Lotsen nicht durch zusätzliche Informationen irritiert oder durch sinnlose Farbgebung abgelenkt werden. Dabei arbeiten die Wissenschaftler interdisziplinär: Die Psychologen erforschen in diesem Zusammenhang die Arbeitsweise der Fluglotsen. Darauf aufbauend entwickeln die Informatiker des Teams in Kooperation mit Elektro- und Informationstechnikern Lösungen für moderne Nutzerschnittstellen.

„Bisher bietet das Interface häufig zu viele Informationen, die aktiv ausgeblendet werden müssen. Wenn jedoch in bestimmten Situationen wiederum spezielle Informationen benötigt werden, müssen diese zunächst aufwändig und mausbasiert eingeblendet werden“, beschreibt Rosenthal ein Arbeitsfeld.

Bislang haben die Projektpartner unter anderem die Sprache und Körperhaltung von Fluglotsen untersucht, um daraus emotionale Zustände abzuleiten. Ferner haben sie die Aufmerksamkeit und Konzentrationsfähigkeit der Fluglotsen getestet. Mit beeindruckendem Ergebnis, wie Dr. Nicholas Müller von der Professur Medienpsychologie berichtet. Denn dieser Test ist nicht darauf ausgelegt, innerhalb der vorgegebenen Zeit beendet zu werden; ist eine Aufgabe gelöst, kommt immer eine neue. Eigentlich.

Einer der Fluglotsen schaffte es jedoch, den Test komplett zu durchlaufen – in weniger als der gegebenen Zeit. Den gesamten Test absolvierten jedoch alle Lotsen außergewöhnlich besser als durchschnittliche Probanden. „Fluglotsen sind in Sachen Konzentration und Aufmerksamkeit weit entfernt von anderen Menschen“, schließt Müller daraus.

Des Weiteren konnten die Wissenschaftler erfassen, wie die Fluglotsen denken: Sie stellen sich den Luftraum nicht etwa dreidimensional vor, sondern in zwei Dimensionen plus der Höhe der Flugzeuge. „So konnte meine Doktorandin Linda Pfeiffer in ihren Tests nachweisen, dass die Fluglotsen sozusagen in zweieinhalb Dimensionen denken. Solche Untersuchungen sind auch für die DFS von hohem Interesse“, so Rosenthal.

Ihre bisherigen Ergebnisse bestätigen die Chemnitzer Wissenschaftler darin, den engen Kontakt zur Praxis zu suchen: „Wir könnten die Untersuchungen auch mit studentischen Probanden durchführen und auf dieser Basis neue technische Lösungen entwickeln. Aber das würde zu Ergebnissen führen, die für die Fluglotsen in der Praxis nicht tauglich sind – denn Fluglotsen unterliegen anderen Anforderungen“, so Müller.

Durch die Kooperation mit der DFS Deutsche Flugsicherung GmbH können die Wissenschaftler auf Fluglotsen als Probanden zugreifen und erhalten reale Flugdaten. Hierzu sind sie regelmäßig im Entwicklungszentrum der DFS in Langen bei Frankfurt/Main zu Gast. Sie führen darüber hinaus aber auch Tests an anderen Standorten, wie Karlsruhe und München, durch, um einen breiten Durchschnitt an Fluglotsen zu erreichen. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung für drei Jahre bis Januar 2018 mit einem Gesamtvolumen von rund 1,7 Millionen Euro.

Eine erste Publikation zum Projekt ist 2015 im Tagungsband der „International Conference on Human and Social Analytics” erschienen und wurde mit dem Best-Paper-Award ausgezeichnet: Linda Pfeiffer, Georg Valtin, Nicholas H. Müller, Paul Rosenthal: Aircraft in Your Head: How Air Traffic Controllers Mentally Organize Air Traffic; in: Pascal Lorenz, Christian Bourret (Hg.): Proceedings of HUSO, the International Conference on Human and Social Analytics, Seiten 19-24, IARIA, 2015, ISBN: 978-1-61208-447-3

Weitere Informationen erteilt Jun.-Prof. Dr. Paul Rosenthal, Telefon 0371 531-39227, E-Mail paul.rosenthal@informatik.tu-chemnitz.de

Katharina Thehos | Technische Universität Chemnitz

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