Onderzoekers krijgen inzicht in hersenactiviteit tijdens samenwerking tussen mens en robot

Een team van onderzoekers van de Texas A&M University heeft functionele nabij-infraroodspectroscopie gebruikt om functionele hersenactiviteit vast te leggen tijdens de samenwerking tussen mens en robot bij een productietaak. 

Samenwerking tussen mensen en robots wordt in veel bedrijfstakken steeds gebruikelijker, wat de noodzaak benadrukt om een ​​effectieve en soepele relatie tussen beide te waarborgen. Een fundamenteel aspect van het bereiken van deze relatie is de menselijke bereidheid om robotgedrag te vertrouwen, maar het is moeilijk gebleken om dit te volgen vanwege subjectiviteit. 

Onderzoek naar vertrouwen in menselijke autonomie

Dr. Ranjana, universitair hoofddocent en directeur van het NeuroErgonomics Lab, zei dat het onderzoek naar vertrouwen op het gebied van mens-autonomie van haar laboratorium vertakte van andere projecten gericht op mens-robotinteracties in veiligheidskritieke werkdomeinen. 

"Hoewel onze focus tot nu toe was om te begrijpen hoe de vermoeidheid en stress van de operator invloed hebben op de manier waarop mensen omgaan met robots, werd vertrouwen een belangrijk construct om te bestuderen," zei Mehta. "We ontdekten dat als mensen moe worden, ze minder op hun hoede zijn en meer vertrouwen krijgen in automatisering dan zou moeten. Waarom dat zo is, wordt echter een belangrijke vraag om aan te pakken.” 

Het nieuwe onderzoek is gepubliceerd in Menselijke factoren: het tijdschrift van de Human Factors and Ergonomics Society. 

Het richt zich op het begrijpen van de hersen-gedragsrelaties met betrekking tot het vertrouwende gedrag van een operator, dat kan worden beïnvloed door zowel menselijke als robotfactoren.

Functionele hersenactiviteit vastleggen 

Het lab vertrouwde op functionele nabij-infraroodspectroscopie om functionele hersenactiviteit vast te leggen terwijl operators met robots samenwerkten aan productietaken. Uit het onderzoek bleek dat foutieve robotacties het vertrouwen van de operator in de robot verminderden, en het wantrouwen ging gepaard met een verhoogde activering van regio's in de frontale, motorische en visuele cortex. Deze veranderingen wezen op een toenemende werkdruk en een verhoogd situationeel bewustzijn. Het team ontdekte dat het wantrouwende gedrag ook verband hield met de ontkoppeling van deze samenwerkende hersengebieden. Volgens Mehta was de ontkoppeling groter bij hogere niveaus van robotautonomie.

"Wat we het meest interessant vonden, was dat de neurale handtekeningen verschilden toen we gegevens over hersenactivatie vergeleken tussen betrouwbaarheidsomstandigheden (gemanipuleerd met normaal en foutief robotgedrag) versus de vertrouwensniveaus van de operator (verzameld via enquêtes) in de robot," zei Mehta. "Dit benadrukte het belang van het begrijpen en meten van hersen-gedragsrelaties van vertrouwen in mens-robot-samenwerkingen, aangezien percepties van vertrouwen alleen niet indicatief zijn voor hoe het vertrouwensgedrag van operators vorm krijgt."

Volgens Dr. Sarah Hopko, de hoofdauteur van het onderzoek en een recente student industriële techniek, zijn neurale reacties en percepties van vertrouwen symptomen van vertrouwend en wantrouwend gedrag. Ze geven informatie door over hoe vertrouwen wordt opgebouwd, geschonden en gerepareerd met verschillende robotgedragingen. Ze zei ook dat de sterke punten van multimodale vertrouwensstatistieken, zoals neurale activiteit en eye-tracking, nieuwe perspectieven kunnen onthullen. 

Het team zal nu proberen het onderzoek uit te breiden naar andere gebieden, zoals noodhulp. Ze zullen ook proberen te begrijpen hoe vertrouwen in robotteams met meerdere mensen van invloed kan zijn op teamwerk en taakwerk in veiligheidskritische omgevingen. 

"Het werk is van cruciaal belang en we zijn gemotiveerd om ervoor te zorgen dat het ontwerp, de evaluatie en de integratie van mens-in-de-loop-robotica op de werkplek de menselijke capaciteiten ondersteunen en versterken", concludeerde Mehta.