Una nuova ricerca sulla scienza cognitiva dei Sandia National Laboratories mostra che mentre le mappe possono aiutare qualcuno a identificare i punti di riferimento mentre viene scortato, usarne uno limita anche la consapevolezza situazionale e la conoscenza dei dintorni non evidenziati sulla mappa.

Questa scoperta è una delle tante provenienti da un progetto triennale che ha unito scienziati cognitivi ed esperti internazionali di sicurezza nucleare per condurre test sulle prestazioni umane e sviluppare raccomandazioni che potrebbero essere utilizzate dall'Agenzia internazionale per l'energia atomica per supportare gli ispettori di sicurezza. L'obiettivo è identificare i modi in cui gli ispettori possono essere più precisi, efficiente e consapevole della situazione durante il lavoro, che in definitiva aiuta a garantire la non proliferazione nucleare.

I test si sono concentrati sull'ispezione visiva, attività di orientamento e trasferimento delle conoscenze che sono importanti per gli ispettori. Mentre gli scienziati cognitivi hanno studiato in dettaglio queste aree in precedenza, la ricerca esistente non ha affrontato le esigenze uniche degli ispettori internazionali di salvaguardia.

Gli ispettori dell'AIEA visitano gli impianti di energia nucleare per verificare che non vengano utilizzati in modo improprio, e il materiale nucleare non viene sottratto a usi pacifici. Mentre in una struttura, devono completare compiti specifici e registrare informazioni, pur essendo consapevoli di ciò che li circonda e analizzando le discrepanze.

"Tutti questi fattori complicanti lo rendono un lavoro davvero impegnativo e pongono un pesante carico cognitivo sugli ispettori, " disse Zoe Gastelum, ricercatore per la sicurezza nucleare e capo progetto. "Con questo progetto, abbiamo visto che cambiare il modo in cui forniamo informazioni alle persone che lavorano sul campo può aiutarle a essere più efficaci ed efficienti".

Il team di ricerca ha eseguito un sondaggio per determinare le maggiori esigenze per la comunità delle salvaguardie nucleari, e poi lo ha rivisto per identificare le lacune nella letteratura sulle scienze cognitive.

"Molto lavoro di scienze cognitive è stato molto basato sul laboratorio e pesante sulla teoria sui meccanismi e sui processi nella mente e nel cervello, "ha detto Mallory Stites, uno scienziato cognitivo e membro del team di ricerca. "A volte c'è un divario tra ciò che si fa in laboratorio e ciò di cui si ha bisogno per la scienza applicata. Il nostro obiettivo era fare un lavoro di laboratorio basato sulla teoria cognitiva che potesse essere applicata sul campo".

Il team ha progettato una serie di test delle prestazioni umane basati sulle attività degli ispettori, utilizzando i dipendenti Sandia come ispettori sostitutivi delle tutele. Per ogni compito, il team ha fornito informazioni rilevanti in diversi modi ai partecipanti e ha osservato come il modo in cui le informazioni sono state presentate ha cambiato le prestazioni.

Precisione di bilanciamento, velocità durante la ricerca di elenchi ed elementi

"Mentre c'è stata molta ricerca sulla ricerca visiva nella scienza cognitiva, le cose specifiche che gli ispettori fanno sul campo, che di solito confrontano un elenco con un altro elenco o con oggetti fisici, non è stato guardato molto, " ha detto Laura Matzen, uno scienziato cognitivo e membro del team di ricerca. "Volevamo colmare questa lacuna esaminando diversi modi di organizzare l'elenco di un ispettore per semplificare il lavoro".

Il team ha studiato la ricerca visiva e la formattazione degli elenchi. Un test ha visto i partecipanti confrontare un elenco con un altro, proprio come un ispettore confronterebbe l'inventario attuale di una struttura con l'elenco di inventario fornito dal regolatore nazionale per le salvaguardie per annotare cosa è entrato e uscito. Hanno chiesto a ciascun gruppo di partecipanti di provare una tecnica diversa per organizzare e confrontare le proprie liste, come l'utilizzo della codifica a colori, ordinamento numerico o riorganizzazione dell'elenco corrente in modo che corrisponda il più possibile all'ordine dell'elenco precedente.

"Abbiamo scoperto che la codifica a colori ha davvero aiutato, "Ha detto Matzen. "Tutto ciò che potevamo fare all'elenco degli ispettori per limitare la posizione in cui cercavano nell'elenco della struttura ha contribuito ad accelerare il processo perché potevano concentrarsi sulla colonna o sezione pertinente".

Matzen ha affermato che i risultati hanno anche mostrato che la riorganizzazione degli elenchi per una migliore corrispondenza ha accelerato ulteriormente il processo di confronto, ma i partecipanti hanno iniziato a perdere sottili errori, come trasposizioni numeriche, e la loro precisione è diminuita.

Scegli la tua enfasi:trovare punti di riferimento o cogliere i dettagli dell'ambiente circostante

Il team ha organizzato esperimenti in una struttura di Sandia che in precedenza era utilizzata per lavorare con materiali nucleari, ma non è più attiva.

"La struttura aveva molte delle stesse caratteristiche visive che vedono gli ispettori, " Stites ha detto. "Era grande, un po' rumoroso, piuttosto caldo e uno spazio facile in cui girarsi."

L'obiettivo. il gol, lei disse, era vedere come o se le mappe potessero aiutare gli ispettori ad apprendere la disposizione di una struttura e rimanere consapevoli dell'ambiente circostante, in particolare mentre vengono condotti su un percorso guidato.

"Quando non hai il controllo della tua navigazione, come essere un passeggero in una macchina, è davvero difficile tenere traccia di dove stai andando, "Stiti ha detto.

Ad alcuni partecipanti è stata data una mappa da studiare prima di entrare nella struttura per una visita guidata, ad alcuni è stato permesso di portare con sé una mappa durante il tour e alcuni non hanno avuto tempo con una mappa prima o durante il tour.

"Abbiamo scoperto che se i partecipanti possono ottenere una mappa della struttura in anticipo, questo è sicuramente meglio per migliorare la loro capacità di conoscere il loro percorso, riconoscere i punti di riferimento e formare una vista a volo d'uccello della struttura, " Stites ha detto. "Tuttavia, la squadra ispettiva dovrebbe scegliere in base ai propri obiettivi se portare o meno con sé la mappa all'interno della struttura. Se il loro obiettivo principale è imparare il layout, la risposta è si. Se la consapevolezza situazionale è importante, abbiamo scoperto che è meglio che non portino e non consultino una mappa mentre sono all'interno."

Prendere appunti per il trasferimento delle conoscenze

Il team di ricerca ha organizzato una serie di esperimenti per determinare come prendere appunti e immagini possono aiutare o ostacolare gli ispettori nel trasferire le conoscenze ad altri ispettori, spesso settimane o mesi dopo senza alcuna conversazione o interazione di persona.

Il team ha creato quattro poster pieni di immagini di parti e gadget dall'aspetto industriale anonimi.

In diversi studi, i partecipanti hanno avuto 12 minuti con ogni tavola ed è stato chiesto di prendere appunti a mano, scattare foto con una macchina fotografica, o prendi appunti e foto scritti a mano con una fotocamera.

Nella prima serie di esperimenti, la stessa persona è tornata due giorni o sei mesi dopo e ha ricevuto i suoi appunti e una nuova serie di schede simili ma diverse e poi è stato chiesto loro di determinare cosa fosse cambiato rispetto alla prima serie di schede e immagini.

Nella seconda serie di esperimenti, le note dei partecipanti che avevano visto la prima serie di schede sono state date ai nuovi partecipanti a cui è stata mostrata solo la seconda serie di schede. Essi, pure, è stato chiesto di determinare cosa fosse cambiato, simulando una seconda squadra di ispezione che entra con le note di una squadra precedente.

Matzen ha detto che gli elementi sulla lavagna potrebbero aver cambiato posto, o la loro consistenza, il materiale o l'orientamento potrebbero essere cambiati, ma ai partecipanti non è stato detto in anticipo che tipo di cambiamenti aspettarsi. I partecipanti erano anche liberi di prendere appunti con carta e matita nel modo che desideravano.

"Abbiamo fatto alcune analisi sulla premessa di, se hai solo carta e penna, come si fa a sfruttarlo al meglio?" ha detto Matzen. "Abbiamo scoperto che le persone che avevano qualcosa per iscritto e qualcosa di visivo nei loro appunti erano in grado di rilevare meglio i cambiamenti. Cerca di organizzare le tue informazioni spazialmente, elenca tutte le caratteristiche importanti, scrivere descrizioni e disegnare quando possibile, per aiutare la prossima persona a capire."

Matzen ha affermato che i partecipanti che avevano telecamere erano sorprendentemente più precisi nel rilevare i cambiamenti negli oggetti, ma erano anche più lenti nell'analizzare gli oggetti e spesso perdevano traccia di dove l'oggetto che avevano fotografato era stato posizionato sulla lavagna. I partecipanti che utilizzavano una fotocamera erano comprensibilmente più fiduciosi nelle loro risposte, ma quella fiducia includeva quando erano sbagliate. Gli ispettori possono essere limitati nella loro capacità di portare una telecamera in una struttura, o quali foto possono scattare. Per gli ispettori in grado di portare una telecamera, il team consiglia di migliorarlo annotando alcune note sulle foto che stai scattando:orientamento, parte dell'edificio in cui ti trovavi o altre informazioni utili sulla situazione.

Spargere la voce

Il team di ricerca ha presentato documenti sull'ispezione visiva e sulla presa di appunti per il trasferimento delle conoscenze alla Conferenza internazionale sull'interazione uomo-macchina, sui test delle prestazioni umane al Simposio sulle misure di sicurezza dell'AIEA e sulla ricerca sulle attività di confronto di elenchi e sulla simulazione degli ambienti informativi sulle salvaguardie per i test sulle prestazioni umane all'incontro annuale dell'Istituto di gestione dei materiali nucleari. Hanno anche pubblicato nel Bollettino della European Safeguards Research &Development Association, presentato al simposio annuale ESARDA e pubblicato su Cognitive Research:Principles and Implications.

Il team ha avviato un progetto biennale correlato per caratterizzare l'impatto degli errori derivanti dall'apprendimento automatico e dagli algoritmi di apprendimento profondo sulle prestazioni cognitive umane, con l'obiettivo di fornire raccomandazioni basate sull'evidenza per l'integrazione dell'IA con il processo decisionale umano nei sistemi analitici.