Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mensch, wie geht es dir?

01.08.2016

Maschinen übernehmen immer mehr Aufgaben. Idealerweise sollten sie auch in der Lage sein, den Menschen bei Fehlverhalten zu unterstützen. Voraussetzung dafür ist, dass die Maschine versteht, wie es dem Menschen geht, der sie bedient. Fraunhofer-Forscher haben ein Diagnose-Verfahren entwickelt, das Nutzerzustände in Echtzeit erkennt und den Maschinen mitteilt.

Die Kamera hat die Augen des Fahrers fest im Blick. Sind sie länger als eine Sekunde geschlossen wird Alarm ausgelöst. Die Technik verhindert den gefährlichen Sekundenschlaf hinterm Steuer. »Nicht immer ist der Zustand, in dem sich ein Mensch befindet, von einer Maschine so einfach zu erkennen wie hier«, sagt Jessica Schwarz vom Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE in Wachtberg südlich von Bonn.


Eine Software des Fraunhofer FKIE erkennt, wie leistungsfähig der Mensch ist und gibt die Information an den Compute

© Fraunhofer FKIE

Ganzheitliches Modell speist Echtzeit-Diagnose

Die Diplom-Psychologin ist in ihrer Doktorarbeit der Frage nachgegangen, wie sich Nutzerzustände sehr genau ermitteln lassen, welchen Einfluss diese auf mögliches Fehlverhalten haben und wie automatisierte Systeme diese Information nutzen können. »Bei komplexen Anwendungen reicht es nicht aus, sich auf einen Einflussfaktor zu konzentrieren«, sagt die Wissenschaftlerin. Beispielsweise bedeutet eine gestiegene Herzrate nicht automatisch, dass ein Mensch gestresst ist. Das kann vielfältige Ursachen haben. Schwarz untersuchte daher, welche Faktoren konkret Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Menschen nehmen und konzipierte ein ganzheitliches Modell, das Nutzerzustände und deren Ursachen umfassend abbildet.

In ihrem Modell unterscheidet sie zwischen sechs Dimensionen des Nutzerzustands, die Einfluss auf die Leistungsfähigkeit eines Menschen haben: Beanspruchung, Motivation, Situationsbewusstsein, Aufmerksamkeit, Müdigkeit und den emotionalen Zustand. Zur Erfassung dieser Zustände setzt sie physiologische und verhaltensbasierte Messmethoden ein.

Diese kombiniert sie zusätzlich mit äußeren Faktoren wie Aufgabenstellung, Umgebungsbedingungen, Automationsgrad und Tageszeit sowie individuellen Angaben zur Person – wie beispielsweise deren Erfahrung. »Auf diese Weise ist es möglich, den Nutzerzustand exakter zu erfassen und auch Ursachen für kritische Zustände zu identifizieren« erläutert Schwarz ihr Vorgehen.

Experimente mit Fluglotsen-Simulation

Die theoretischen Erkenntnisse überprüfte die Doktorandin in Experimenten, in denen sie Probanden vor folgende Aufgabe stellte: Sie mussten sich in Fluglotsen hineinversetzen und in einer Computersimulation Flugzeuge sicher durch einen virtuellen Luftraum steuern. Dabei wurden als Stressfaktoren die Anzahl der Flugzeuge erhöht, Anweisungen der »Lotsen« nicht erwidert und Hintergrundlärm eingespielt. Individuelle Faktoren wie Erfahrungsgrad, Fähigkeiten und Befinden hatte Schwarz zuvor erfasst. EEG-Sensoren auf dem Kopf, ein Eyetracker und ein EKG-Brustgurt zeichneten die Körperdaten der Probanden auf. »Zuvor hatten wir intensive Gespräche mit echten Fluglotsen geführt, um deren Herausforderungen mit Mensch-Maschine-Schnittstellen so genau wie möglich nachstellen zu können«, erzählt Schwarz.

Es entstand eine Diagnoseschnittstelle, die in Echtzeit erkennt, wann einzelne Einflussfaktoren kritische Werte erreichen, und das der Maschine mitteilt. »Automatisierte Systeme erhalten so sehr genaue Informationen über die aktuelle Leistungsfähigkeit des Nutzers und können darauf reagieren«, beschreibt Schwarz den Mehrwert ihrer Software.

Nah an der Anwendung

Bis Ende des Jahres will das FKIE das Forschungsprojekt abschließen. Schon jetzt sind die Forscher auf der Suche nach Industriepartnern. »Die Technologie ist bereits sehr nah an der Anwendung. Das Know-how ist da, um für individuelle Einzelfälle konkrete Produkte zu entwickeln«, sagt Schwarz. Mögliche Einsatzgebiete finden sich bei allen hochautomatisierten Aufgaben, in denen kritische Nutzerzustände ein Sicherheitsrisiko darstellen, beispielsweise monotone Überwachungsaufgaben in Leitwarten oder Trainingssysteme für Piloten, die mit der Technologie optimiert werden können.

»Maschinen spielen eine immer wichtigere Rolle, werden aber auch zunehmend komplexer. Das birgt neue Anforderungen an die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine. Adaptive Systeme – die unterschiedliche Situationen erkennen und sich daran anpassen – können bekannte Probleme in der Automation lösen. Grundlegende Voraussetzung dafür ist es, dass nicht nur der Nutzer die Maschine kennt, sondern auch die Maschine weiß, wie es dem Nutzer geht. Dafür haben wir jetzt einen ersten Schritt gemacht«, resümiert Schwarz.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/august/mensch-wie-ge...

Timo Wirtz | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde
26.04.2018 | Universität Paderborn

nachricht Der Mensch im Zentrum: wandlungsfähige Produktion in der Industrie 4.0
26.04.2018 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nano-Drähte auf Stents sollen Kindern mit Herzfehler unnötige Eingriffe ersparen

27.04.2018 | Medizintechnik

Herz-Medikament kurbelt Reparatur von Neuronen an

27.04.2018 | Medizin Gesundheit

Warum Getreide besser ist

27.04.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics