Forscher gewinnen Einblicke in die Gehirnaktivität während der menschlich-robotischen Zusammenarbeit

Ein Team von Forschern an der Texas A&M University hat die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie verwendet, um die funktionelle Gehirnaktivität während der menschlich-robotischen Zusammenarbeit bei einer Fertigungsaufgabe zu erfassen.

Die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern wird in vielen Branchen immer häufiger, was die Notwendigkeit unterstreicht, eine effektive und reibungslose Beziehung zwischen beiden zu gewährleisten. Ein grundlegender Aspekt für die Erreichung dieser Beziehung ist die Bereitschaft des Menschen, dem Verhalten von Robotern zu vertrauen, aber es hat sich als schwierig erwiesen, dies aufgrund der Subjektivität zu verfolgen.

Mensch-Maschine-Vertrauensforschung

Dr. Ranjana, die als Associate Professor und Direktorin des NeuroErgonomics Lab tätig ist, sagte, dass ihre Forschung zum Vertrauen zwischen Mensch und Maschine von anderen Projekten ausgegangen ist, die sich auf die Interaktion zwischen Menschen und Robotern in sicherheitskritischen Arbeitsbereichen konzentrierten.

“Während unser Fokus bisher darauf gerichtet war, zu verstehen, wie die Zustände von Ermüdung und Stress die Interaktion zwischen Menschen und Robotern beeinflussen, wurde Vertrauen zu einem wichtigen Konstrukt, das untersucht werden musste”, sagte Mehta. “Wir fanden heraus, dass Menschen, wenn sie müde werden, ihre Wachsamkeit senken und mehr Vertrauen in die Automatisierung setzen, als sie sollten. Aber warum das der Fall ist, ist eine wichtige Frage, die beantwortet werden muss.”

Die neue Forschung wurde in Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society veröffentlicht.

Sie konzentriert sich auf das Verständnis der Beziehungen zwischen Gehirn und Verhalten, die das Vertrauen des Operators in die Roboter umfassen, das durch sowohl menschliche als auch robotische Faktoren beeinflusst werden kann.

Erfassung der funktionellen Gehirnaktivität

Das Labor verließ sich auf die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie, um die funktionelle Gehirnaktivität zu erfassen, während die Operatoren mit Robotern bei Fertigungsaufgaben zusammenarbeiteten. Die Forschung ergab, dass fehlerhafte Roboteraktionen das Vertrauen des Operators in den Roboter verringerten und das Misstrauen mit einer erhöhten Aktivierung von Regionen in den frontalen, motorischen und visuellen Kortexen verbunden war. Diese Veränderungen deuteten auf eine zunehmende Arbeitsbelastung und eine erhöhte situative Wachsamkeit hin. Das Team fand heraus, dass das misstrauische Verhalten auch mit der Entkopplung dieser Gehirnregionen verbunden war, die zusammenarbeiteten. Laut Mehta war die Entkopplung bei höheren Autonomiegraden der Roboter größer.

“Was wir am interessantesten fanden, war, dass die neuralen Signaturen unterschiedlich waren, wenn wir die Gehirnaktivitätsdaten im Vergleich zu den Zuverlässigkeitsbedingungen (die mit normalem und fehlerhaftem Roboterverhalten manipuliert wurden) mit den Vertrauensniveaus des Operators (die über Umfragen erhoben wurden) verglichen”, sagte Mehta. “Dies unterstrich die Wichtigkeit, die Beziehungen zwischen Gehirn und Verhalten des Vertrauens in der menschlich-robotischen Zusammenarbeit zu verstehen und zu messen, da die Wahrnehmung des Vertrauens allein nicht darauf hinweist, wie das Vertrauen des Operators geformt wird.”

Laut Dr. Sarah Hopko, die die Forschung leitete und kürzlich ihren Abschluss in Industrieingenieurwesen gemacht hat, sind neurale Antworten und Wahrnehmungen des Vertrauens Symptome des Vertrauens und des Misstrauens. Sie liefern Informationen darüber, wie Vertrauen aufgebaut, verletzt und wiederhergestellt wird, wenn unterschiedliches Roboterverhalten vorliegt. Sie sagte auch, dass die Stärken multimodaler Vertrauensmetriken, wie neuraler Aktivität und Blickverfolgung, neue Perspektiven aufdecken können.

Das Team wird nun die Forschung in andere Bereiche, wie den Notfall-Einsatz, erweitern. Sie werden auch untersuchen, wie das Vertrauen in multi-menschliche Roboter-Teams die Teamarbeit und die Aufgabenverteilung in sicherheitskritischen Umgebungen beeinflussen kann.

“Die Arbeit ist kritisch, und wir sind motiviert, sicherzustellen, dass die menschliche Gestaltung, Bewertung und Integration von Robotern in den Arbeitsplatz die menschlichen Fähigkeiten unterstützt und stärkt”, schloss Mehta.