Eines Tages könnte dir ein Flugzeug Flugunterricht geben

Eine Forschungs- und Testeinrichtung für unbemannte Flugsysteme in Purdue wird die Testumgebung für Virtual- und Augmented-Reality-Experimente zur menschlichen Interaktion mit Drohnen und anderen Flugzeugen sein. Bildnachweis: Purdue University Foto/Darcy Bullock

Fahrzeuge treffen mehr Entscheidungen für die Menschen, als uns vielleicht bewusst ist, und das schon seit einiger Zeit. Nur neun Jahre nachdem die Gebrüder Wright 1903 das erste Flugzeug erfolgreich geflogen hatten, wurde der Autopilot erfunden. Der Tempomat kam 1948 auf den Markt.

Da jedoch sowohl der Flug- als auch der Straßenverkehr die Einführung stärker automatisierter Funktionen und den Übergang zu hochgradig autonomen Systemen erleben, werden die Menschen mehr Hilfe beim Erlernen ihrer Verwendung benötigen.

Kürzlich wurde ein institutsübergreifendes Forscherteam gebildet, um Algorithmen zu entwickeln, die es einem System ermöglichen, zu erkennen, wenn ein Mensch nicht weiß, wie es zu benutzen ist, und sich dann an die Fähigkeiten dieser Person anzupassen.

Die Forscher gehen davon aus, dass diese Systeme die Benutzer nicht nur schneller schulen, sondern auch die Sicherheit erhöhen.

„Wir fordern die Menschen bereits immer wieder auf, mit intelligenten Maschinen und autonomen Systemen zu interagieren, aber wir müssen dies viel besser als derzeit tun“, sagte Neera Jain, Assistenzprofessorin für Maschinenbau an der Purdue University.

Die Arbeit, die von der University of New Mexico und Purdue in Zusammenarbeit mit der University of Colorado und der University of Texas at Austin gemeinsam geleitet wird, ist Teil eines Stipendiums in Höhe von 5,5 Millionen US-Dollar, das vom Cyber-Physical Systems (CPS)-Programm der National Science Foundation vergeben wird. . Das Projekt trägt den Titel “Cognitive Autonomy for Human CPS: Turning Novices into Experts”.

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Um Maschinen zu helfen, die Fähigkeiten von Personen zu erkennen und sich an sie anzupassen, untersuchen Forscher, wie sehr Menschen Maschinen bei ihrer Verwendung vertrauen. Bildnachweis: Purdue University Foto/Marshall Farthing

Das Purdue-Team wird Experimente durchführen, wie Menschen mit komplexen Maschinen wie Flugzeugen, Drohnen und autonomen Autos interagieren. Um zu untersuchen, wie sehr die Teilnehmer diesen Systemen vertrauen, wird das Team mithilfe psychophysiologischer Sensoren Daten zu Veränderungen der Herzfrequenz, des Blutdrucks, der Augenbewegungen und anderer Messwerte sammeln. Jain und Tahira Reid, ein außerordentlicher Professor für Maschinenbau bei Purdue, entwickelten 2018 Modelle, die diese Messungen verwenden, um einem System zu helfen, das Vertrauensniveau eines Menschen einzuschätzen.

Die Leistung der Teilnehmer wird untersucht, während sie mit fortschrittlichen Fahrsimulationen im Labor von Brandon Pitts, einem Purdue-Assistenzprofessor für Wirtschaftsingenieurwesen, und virtuellen oder erweiterten Realitätsumgebungen wie einer 20.000 Quadratmeter großen Forschungs- und Testeinrichtung für unbemannte Flugsysteme interagieren in Purdue soll in diesem Frühjahr fertiggestellt werden.

„Stellen Sie sich ein Autopilot-System vor, das Ihren Erfahrungsstand erkennt und dann mit zunehmender Verbesserung die Kontrolle nach und nach aufgibt. Es könnte die Zeit, die für die Ausbildung eines Piloten benötigt wird, erheblich verkürzen“, sagte Inseok Hwang, Professor für Luft- und Raumfahrt und leitender Prüfarzt für Purdue zu diesem Projekt. Hwangs Labor wird die menschliche Interaktion mit Drohnen und anderen Flugzeugen erforschen.

Forscher der University of New Mexico unter der Leitung von Meeko Oishi, Professorin für Elektro- und Computertechnik und Projektleiterin, werden die Daten dieser Experimente verwenden, um Theorien darüber zu entwickeln, wie Menschen am besten lernen, während sie diese Maschinen benutzen. Die Zusammenarbeit als Ganzes wird Algorithmen entwickeln und sie für die Übersetzung in Software testen, die es Maschinen ermöglichen, menschliches Verhalten zu verstehen, vorherzusagen und sich daran anzupassen.

Das Projekt zielt auch darauf ab, die Beteiligung an Ingenieurwissenschaften und Informatik durch Forschungs- und Mentoring-Möglichkeiten sowohl unterrepräsentierter als auch unterversorgter Gemeinschaften zu erweitern. Ein neues Programm an der University of New Mexico, genannt Summer Intensive Research Institute, richtet sich an unterrepräsentierte Bachelorstudenten und bietet ihnen die Möglichkeit, an Forschungsprojekten zu Cyber-Physical Systems an jeder der vier kooperierenden Universitäten teilzunehmen. Das Programm wird die Studierenden in berufliche Entwicklungsmaßnahmen einbeziehen, um sie auf eine Karriere in Cyber-Physical Systems vorzubereiten.

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Experimente mit dieser Fahrsimulation werden den Forschern helfen, Algorithmen zu entwickeln, die es einem autonomen Fahrzeug ermöglichen, menschliches Verhalten zu verstehen und vorherzusagen. Bildnachweis: Purdue University Foto/DeEtte Starr

Die Anthropologieforscherin Tryphenia Peele-Eady, die Direktorin des multikulturellen Bildungszentrums des College of Education der University of New Mexico, wird die Wirksamkeit des Programms verwalten und analysieren.

Das Team hofft, dass die Arbeit nicht nur das Feld erweitern wird, indem Maschinen entwickelt werden, die auf menschliches Verhalten reagieren, sondern auch Wege aufzeigen, um anhaltende Fallstricke bei der Verwendung autonomer Systeme durch Menschen zu vermeiden.

“Es gibt drei Dinge, die das Feld bei Missbrauch, Nichtgebrauch und Missbrauch der Technologie bei der Interaktion zwischen Mensch und Maschine grundsätzlich vermeiden möchte. Wir entwickeln neue Algorithmen, um Fortschritte bei der Überwindung jeder dieser Barrieren zu erzielen”, sagte Jain.


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