Misurare dove guardano i piloti

Chiunque si sia mai seduto in una cabina di pilotaggio sa che pilotare un aereo è mentalmente impegnativo. Questo perché i piloti e i copiloti devono elaborare un'enorme quantità di informazioni visive, acustiche e spaziali durante il volo. ? impegnativo monitorare costantemente i numerosi strumenti presenti nella cabina di pilotaggio. Durante una manovra, è importante prestare attenzione ai display corretti in modo rapido e spesso in un ordine specifico.

I piloti interiorizzano questa "scansione" dei sistemi di volo già durante l'addestramento. Ma anche per gli istruttori più esperti è difficile valutare se un allievo pilota sta guardando gli strumenti giusti al momento giusto. In collaborazione con la compagnia aerea Swiss, i ricercatori guidati dal Fare ricerca all'ETH Martin Raubal hanno utilizzato per la prima volta tecnologie di tracciamento oculare per capire come i piloti controllano i comandi automatici di un moderno aereo commerciale.

Vedere ciò che vede il pilota

L'eye tracking consente di registrare con precisione i movimenti oculari di una persona utilizzando dispositivi di eye-tracking basati su telecamere. "Poiché i movimenti oculari di una persona permettono di trarre conclusioni sui suoi processi di pensiero, la Svizzera ci ha contattato con l'idea di rendere l'eye tracking utilizzabile per l'addestramento dei piloti", spiega Martin Raubal, professore di ingegneria della geoinformazione all'ETH di Zurigo.

L'idea si è trasformata in una cooperazione aziendale pluriennale. Oltre all'ETH di Zurigo, sono stati coinvolti anche la Nasa, Lufthansa Aviation Training e l'Università dell'Oregon. L'obiettivo comune era migliorare l'addestramento al simulatore di volo e quindi aumentare la sicurezza nella cabina di pilotaggio. Il team di Raubal ha sviluppato un software chiamato "iAssyst", che supporta gli istruttori di volo nella formazione dei futuri piloti. I ricercatori ne hanno parlato di recente nella rivista specializzata pagina esternaErgonomia.

Sollievo per gli istruttori

"iAssyst" sta per "Instructor Assistant System". Il programma combina registrazioni video, audio e del simulatore e visualizza contemporaneamente i modelli di visione dei piloti. Per non disturbare questi ultimi, nella cabina di pilotaggio di un simulatore di volo A320 è stato installato un sistema di tracciamento degli occhi composto da telecamere e sensori a infrarossi installati in modo permanente. "Sebbene la configurazione del sistema e la sua calibrazione per ogni allievo pilota siano più complesse rispetto agli occhiali per il tracciamento oculare, abbiamo ottenuto risultati migliori", spiega David Rudi, che ha realizzato l'applicazione durante il suo dottorato presso il Geogaze Lab della Cattedra di Ingegneria della Geoinformazione.

I ricercatori dell'ETH hanno progettato il loro software in stretta collaborazione con gli esperti di aviazione dei partner del progetto e lo hanno poi valutato con l'aiuto di sette istruttori svizzeri attivi. Durante un volo di addestramento, l'istruttore siede in fondo alla cabina di pilotaggio. Lì gestisce il simulatore, agisce come controllore del traffico aereo e allo stesso tempo osserva da vicino il pilota. "Questo significa che gli istruttori a volte perdono o sbagliano le informazioni rilevanti che sono importanti per valutare l'addestramento con il pilota", dice Rudi.

Il feedback dello studio ha dimostrato che gli istruttori sono stati in grado di analizzare con maggiore precisione il comportamento di volo dei piloti con iAssyst. "Lo strumento ci aiuta a riconoscere i punti deboli nella scansione sistematica e a individuare le lacune di percezione in alcune fasi del volo", conferma Benedikt Wagner. Il pilota svizzero è lui stesso un istruttore e ha supervisionato il progetto di eye-tracking per conto di Swiss. Il software consente agli istruttori di valutare meglio le cause di eventuali errori del pilota e di adattare di conseguenza l'addestramento.

Focalizzati sugli obiettivi individuali

? il ? la prima volta che un progetto di ricerca analizza le interazioni basate sullo sguardo dei piloti in un simulatore di volo. Nell'ambito della collaborazione, per il team di Raubal era importante generare un beneficio scientifico indipendente, poiché l'ottimizzazione dell'addestramento dei piloti non era di per sé un obiettivo sufficiente per l'ETH. "Per questo ci siamo concentrati sullo sviluppo del software", riassume Rudi.

Per Swiss, invece, il progetto riguardava principalmente la scansione nella cabina di pilotaggio. Grazie al sistema di eye-tracking, hanno potuto analizzare questo aspetto separatamente insieme a psicologi dell'aviazione della NASA e dell'Università dell'Oregon. I risultati hanno portato a una nuova linea guida per il monitoraggio visivo dell'automazione di volo. Lufthansa Aviation Training ha deciso di mettere a disposizione del consorzio le competenze tecniche e l'infrastruttura del simulatore. Infine, l'Ufficio federale dell'aviazione civile UFAC ha coperto circa il 40% dei costi del progetto.

Uno strumento - molte possibilità

Raubal e Rudi vedono l'ovvia applicazione di iAssyst nella discussione di valutazione dopo un volo di addestramento nel simulatore. A lungo termine, il programma potrebbe essere utilizzato anche nei cockpit reali. Ma la strada da percorrere fino ad allora è ancora lunga.

Tuttavia, l'aviazione non è l'unico campo di ricerca in cui l'eye tracking può contribuire a migliorare l'interazione tra utenti e sistemi tecnici. Secondo Raubal e Rudi, il loro software potrebbe essere utilizzato anche nella formazione medica, ad esempio, dove i medici utilizzano simulatori per praticare procedure chirurgiche su un corpo artificiale.