Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneller bremsen mit Gehirnwellen

15.08.2011
In einer neuen Studie identifizieren Forscher die Bremsabsicht von Autofahrern in Gehirnwellen

Zwischen dem Erkennen einer Notfallsituation beim Autofahren bis zur tatsächlichen Bremsung vergehen kostbare Sekunden und Millisekunden, die dafür entscheidend sein können, ob es zu einem Unfall kommt.

Wie sich diese kritische Zeit verkürzen lässt, haben TU-Wissenschaftler bei einem Experiment demonstriert. Dafür wurden die Hirnströme von Probanden im Fahrsimulator aufgezeichnet und die Bremsabsicht des Fahrers durch Sensoren am Kopf gelesen, bevor er auf das Bremspedal tritt. Das Ergebnis: Eine schnellere Bremsung kann ermöglicht und Autounfälle können verhindert werden.

Die TU-Forscher führten gefährliche Situationen im Fahrsimulator herbei, die eine Notbremsung erfordern, und analysierten die dabei auftretenden Gehirnstrommuster mittels Elektroenzephalographie (EEG), das heißt mit am Kopf angebrachten Elektroden. Weiterhin wurde die Muskelaktivität des rechten Schienbeines durch Elektromyographie (EMG) erfasst sowie Bewegungen der Gas- und Bremspedale. Es stellte sich heraus, dass die Bremsabsicht des Fahrers etwa 130 Millisekunden früher vorhergesagt werden kann, wenn typische EMG- und (vor allem) EEG-Muster zusätzlich zu den Informationen von den Pedalsensoren berücksichtigt werden. Damit verkürzt sich der Bremsweg bei einer Fahrgeschwindigkeit von 100 Kilometern in der Stunde um 3,66 Meter – das entspricht einer Wagenlänge.

Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin erstellten die Studie „EEG potentials predict upcoming emergency brakings during simulated driving“ in Zusammenarbeit mit der Charité Universitätsmedizin und dem Fraunhofer Institut FIRST und veröffentlichten die Forschungsergebnisse in der Publikation „Journal of Neural Engineering“.

Zukünftige Entwicklung
Haupt-Autor Stefan Haufe vom Fachgebiet Maschinelles Lernen an der TU Berlin und seine Kollegen setzen mit dieser Forschungsarbeit sehr früh in der Reaktionskette einer drohenden Unfallsituation an. Bisherige Systeme zur Fahrassistenz überwachen zum Beispiel per Laserstrahl den Abstand zum voranfahrenden Auto und lösen eine Notbremsung aus, sobald der Fahrer das Bremspedal antippt. Das „Gedankenlesen“, beziehungsweise die EEG-basierte Erkennung der Bremsintention, greift dem voraus und könnte einen schnelleren Bremsassistenten ermöglichen.

„Im nächsten Schritt muss getestet werden, ob unser System auch online in einem echten Auto funktioniert. Um kommerziell einsetzbar zu sein, müsste die Technologie allerdings auch noch wesentlich praktikabler werden“, sagt Stefan Haufe. Momentan bauchten die EEG-Elektroden nämlich Gel: dies sei aufwändig im Gebrauch und hinterlasse Rückstände in den Haaren, so der Wissenschaftler. Doch die Lösungen sind in Sicht: „Es gibt erste ‚trockene‘ Elektroden. Gleichzeitig schreitet die Miniaturisierung der Elektroden und die Entwicklung von drahtlosen Systemen voran. So könnte unser System in einigen Jahren als Ergänzung bestehender Fahrassistenzsysteme eingeführt werden.“

Das Experiment
Für die Untersuchung saßen die Probanden in einem Fahrsimulator mit Lenkrad, Bremse und Gaspedal. Auf einem Bildschirm anstelle der Windschutzscheibe waren Bilder einer Autofahrt aus der Ich-Perspektive zu sehen. Die Versuchspersonen hatten die Aufgabe, bei einer Geschwindigkeit von 100 Kilometern in der Stunde einen Abstand von 20 Metern zu dem vorausfahrenden Computer-gesteuerten Fahrzeug einzuhalten (der allgemein empfohlene Sicherheitsabstand läge bei 50 Metern), während sie mit gefährlichen Kurven und dichtem Gegenverkehr umzugehen hatten. In unregelmäßigen Abständen bremste das vorausfahrende Auto unerwartet und seine Bremsleuchten blitzten auf. Die Wissenschaftler verglichen die Reaktionszeiten von physiologischen Indikatoren (EEG- und EMG-Muster) mit denen, die aus dem Verhalten des Fahrers (dem schnellen Loslassen des Gaspedals und dem darauffolgenden Betätigen der Bremse) ablesbar sind.

Eine solche Untersuchung im Fahrsimulator können Sie sich hier als Film ansehen: www.youtube.com/watch?v=kkKoMQwQ0yA

Die Studie zum Download: http://iopscience.iop.org/1741-2552/8/5/056001

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern: Stefan Haufe, TU Berlin, Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik, Fachgebiet Maschinelles Lernen, Tel.: 030/314-78626, -28678, E-Mail: stefan.haufe@tu-berlin.de

Die Medieninformation zum Download:
www.pressestelle.tu-berlin.de/medieninformationen/
„EIN-Blick für Journalisten“ – Serviceangebot der TU Berlin für Medienvertreter:
Forschungsgeschichten, Expertendienst, Ideenpool, Fotogalerien unter:
http://www.pressestelle.tu-berlin.de/?id=4608

Stefanie Terp | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de
http://www.youtube.com/watch?v=kkKoMQwQ0yA
http://iopscience.iop.org/1741-2552/8/5/056001

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave
02.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

nachricht Europaweite Studie zu Antibiotikaresistenzen in Krankenhäusern
18.11.2016 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops