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汽車遠距資訊處理系統的人性因素研究

上網時間: 2001年08月12日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:telematics  遠距資訊處理  Jonathan L. Gabel  IBM  University of Michigan 

Jonathan L. Gabel


軟體工程師


IBM遠距資訊處理研究組

未來的智慧型汽車很可能會為駕駛提供相當多介面,以進行遠距資訊處理的交互控制。駕駛通常在行車時使用語音辨識介面,而在停車時使用觸控式螢幕介面。畢竟,駕駛在開車時會有很多要求,因此,以下幾個問題對駕駛來說是很重要的:

1. 當遠距資訊處理系統為駕駛帶來大量的附加訊息時,可能會發生什麼?

2. 該系統到底是帶來幫助還是累贅?駕駛是否能絕對控制該系統,以保護他們不為外來訊息所妨礙?

3. 如果駕駛沒有訊息的控制權,那麼應由誰來做決定,又根據什麼來做決定呢?

在我們瞭解遠距資訊處理系統的潛力前,必須回答以上這些或類似的問題。不過要找到答案,我們首先必須了解在人性因素研究方面的發現,特別是關於人腦是如何處理輸入訊息的研究。

與駕駛和乘客行為相關的大多數研究,均用間接方法來量化駕駛潛在的分心效應。考慮到視覺對駕駛的重要性,這些研究大多與眼睛有關,如駕駛掃視的持續時間、頻率和掃描方式都是很常用的研究手段。另外,研究汽車駕駛行為也很有用,比如巷道行車、速度保持、跟車行駛以及駕駛對目標或事件的反應時間等。

另外一類方法以駕駛的控制動作為主,如方向盤旋轉、加速器調節、換擋、踩剎車板以及手離開方向盤的時間等。在試驗期間,這些數據用來推斷駕駛的分心程度。

最後,建議採用把任務完成時間作為衡量一個設備的分心潛力指標,以作為最後的一種方式,並對駕駛工作負荷和設備設計提出一主觀評價。

駕駛分心研究

最近美國密西根大學交通研究院和IBM合作進行的研究,已經開始研究語音類型(錄音或合成音)和訊息類型(導航訊息、短訊息或較長的新聞故事)在影響駕駛分心程度上有什麼差異。

目前對人性因素的研究,促使我們思考技術在安全、舒適和效率三大領域所引起的作用。

安全是第一位的。理想上,遠距資訊處理系統將執行例行診斷,當汽車處於危險狀態並需要離開某條道路時通知駕駛,例如當出現發動機過熱時。如果出現事故,系統的自動碰撞通知部分會進行事故嚴重性分析,並報告你的位置,同時發出自動求救信號。當汽車發生故障時,你的位置及汽車診斷訊息將自動報告給一台發射機台。

在舒適性方面,遠距資訊處理系統將進一步擴展許多汽車嵌入式系統所發揮的作用。汽車的溫度、座位、方向盤和反光鏡的位置都將能通過該系統進行調整。此外,還可獲得最新交通訊息和事故報告,以及在複雜地區指導行車的導航系統。

為了成功地使這些駕駛輔助技術發揮出作用,必須開發出一個人機交互的基本架構。

一個主要問題是,所有的輸入訊息或通知可能會導致出現訊息過載(overload)。因此必須開發出一個通知基本架構,它規定了一種有組織的系統性方法,用以指導設備如何與駕駛進行通訊。這樣一種汽車駕駛訊息系統(Ivis)必須考慮在駕駛與Ivis之間可能出現的兩種截然不同的通訊類型:同步通訊和非同步通訊。

在同步通訊中,駕駛每做出一個動作,Ivis都以視覺或聲音進行回饋。由於同步通訊由駕駛發起,因此希望從Ivis得到回應。相反地,在非同步通訊中,則是Ivis通知駕駛某事件發生了,例如緊急情況、電話呼叫或新郵件。駕駛不參與此一通訊,因此事件發佈必須很小心,以減少對駕駛可能造成的分心。

聲音提示

在今天的傳統汽車上,為駕駛提供的駕駛輔助訊息僅限於聲音提示和儀表板上的幾個狀態燈。駕駛僅知道需要注意某些事情,但很少能得到具體的訊息,這種狀況要一直持續到駕駛將車開到服務中心。在一輛配有語音的Ivis的汽車中,一旦系統發現有問題或有值得注意的情況,儘快讓Ivis開始說話對駕駛來說是很有吸引力的。但問題是:駕駛能處理多少這些訊息並維持安全駕駛?要回答這個問題,我們需要研究駕駛是如何工作的,特別是對語音和視覺的這兩種輸入是如何作出反應的。

研究大腦處理輸入的一種方法是,研究駕駛管理任務的方法。一些初步數據顯示,駕駛不能有效區分主要、次要和管理語音的任務。例如:研究表示,同時發出的口頭指示可能會增加駕駛的出錯率,或當口頭交互降低了反應時間時,駕駛無法作出合適的補償。簡而言之,駕駛可能意識不到語音交互會造成分心,並可能無法對它所造成的分心進行彌補。更不幸的是,對行動電話和標準口頭任務的語音通訊研究對此毫無幫助,因為它們基本上不同於與電腦進行對話。

特殊要求

瀏覽一個複雜選單結構的特殊要求,可能會給大腦帶來一個認知負擔,該認知負擔在無對話時會在一定程度上占用駕駛所需的大腦思考資源。另外,目前的車內電腦不能把與駕駛的交互調整為即時行駛環境下的一種功能。

可以証實,與以語音為基礎系統的互動,造成的分心影響要比同乘客交談小,因為結束同機器的交談要容易得多。在我們完全實現遠距資訊處理系統之前,需要作進一步的研究來澄清這些問題。

對駕駛任務管理的理解很清楚地告訴我們,遠距資訊處理系統設計必須考慮大腦對視覺輸入或對語音輸入的處理。一組答案是基於大腦的“多資源”處理能力,根據這一理論,語音互動對駕駛造成的分心影響,要少於手動控制汽車時主要任務視覺顯示的影響。

研究遠距資訊處理系統中人性因素的工程師,其長期目標是建立一個工作負荷管理架構。密西根大學在這方面進行了諸多研究。工作負荷管理單元決定為駕駛提供哪些訊息,以及在什麼時候提供。決策建立在包括天氣、道路情況、駕駛速度、駕駛的心跳速率、日照時間以及訊息重要性等的諸多變量基礎上。該工作負荷管理單元決定是否讓某個分心訊息送達駕駛。

有關工作負荷管理的研究已趨向成熟,IBM正在開發的Ivis會提醒駕駛通過一個微小的音調(耳機)或打開狀態燈(由駕駛選擇)來暫停訊息,這樣駕駛就可以決定什麼時候來接聽訊息。




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