In collaborazione con Swiss International Air Lines, NASA e altri partner, i ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato un software di tracciamento oculare da utilizzare nell'addestramento dei piloti. Ciò consente agli istruttori di analizzare il comportamento dello sguardo degli studenti piloti nella cabina di pilotaggio.

Chiunque si sia mai seduto in una cabina di pilotaggio saprà quanto sia difficile mentalmente pilotare un aereo. Durante un volo, piloti e copiloti devono elaborare un'enorme quantità di visual, informazioni acustiche e spaziali. Tenere d'occhio costantemente i numerosi strumenti in cabina di pilotaggio è un compito faticoso, poiché i piloti devono controllare gli indicatori corretti durante una manovra, spesso in un ordine specifico.

Questo processo di "scansione" dei sistemi di volo è qualcosa che i piloti interiorizzano durante il loro addestramento. Ma anche per istruttori esperti, è difficile giudicare se un allievo pilota stia guardando gli strumenti giusti nel momento cruciale. Ora, in collaborazione con Swiss International Air Lines, i ricercatori guidati dal professor Martin Raubal dell'ETH di Zurigo hanno utilizzato per la prima volta la tecnologia di tracciamento oculare per capire come i piloti monitorano i sistemi automatici di un moderno aereo passeggeri.

Vedendo quello che vede il pilota

La tecnologia di tracciamento oculare basata su telecamera consente un monitoraggio preciso dei movimenti oculari di una persona. "Poiché i movimenti oculari consentono di trarre conclusioni sui processi mentali di una persona, Swiss è venuta da noi con l'idea di utilizzare l'eye-tracking nell'addestramento dei piloti, "dice Martin Raubal, Professore di Ingegneria della geoinformazione all'ETH di Zurigo.

L'idea si è sviluppata in una partnership economica di diversi anni che coinvolge la NASA, Lufthansa Aviation Training e l'Università dell'Oregon oltre all'ETH di Zurigo. Qui, l'obiettivo comune era migliorare l'addestramento al simulatore di volo e quindi la sicurezza della cabina di pilotaggio. Il team di Raubal ha sviluppato un software chiamato "iAssyst" che assiste gli istruttori di volo nell'addestramento dei piloti in erba. I ricercatori hanno recentemente scritto del loro lavoro sulla rivista Ergonomia .

Ridurre l'onere per gli istruttori

L'Instructor Assistant System ( iAssyst) integra video, registrazioni audio e del simulatore mentre contemporaneamente vengono visualizzati i modelli di sguardo dei piloti. Per non distrarre i piloti, un sistema di eye-tracking composto da telecamere fisse e sensori a infrarossi è stato appositamente installato nella cabina di pilotaggio di un simulatore di volo A320. "Impostare e calibrare il sistema per ogni pilota in formazione è più laborioso che con gli occhiali per il tracciamento degli occhi, ma ci ha fornito risultati migliori, " spiega David Rudi, che ha implementato l'applicazione come parte del suo dottorato presso il Geogaze Lab della Cattedra di Ingegneria della Geoinformazione.

I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno progettato il loro software in stretta collaborazione con esperti di aviazione dei partner del progetto prima di valutarlo con l'aiuto di sette istruttori svizzeri attivi. Durante un volo di addestramento, l'istruttore siede nella parte posteriore della cabina di pilotaggio, da dove operano il simulatore e svolgono il ruolo di controllore di volo, tenendo anche d'occhio il pilota. "Di conseguenza, gli istruttori a volte mancano o giudicano male le informazioni rilevanti che sono vitali per analizzare la sessione di addestramento del pilota, "dice Rudi.

Il feedback dello studio ha mostrato che iAssyst ha effettivamente permesso agli istruttori di analizzare in modo più preciso le prestazioni di volo dei piloti. "Lo strumento ci aiuta a riconoscere i punti deboli nella scansione sistematica e a individuare le lacune nella percezione durante determinate fasi del volo, " conferma il pilota di Swiss Air Lines Benedikt Wagner, che è lui stesso un istruttore e ha supervisionato il progetto di eye-tracking da parte di Swiss. Utilizzando il software, i formatori sono stati in grado di valutare meglio le cause di potenziali errori del pilota e adattare la formazione di conseguenza.

Focalizzati su obiettivi individuali

Questa è la prima volta che un progetto di ricerca ha analizzato le interazioni basate sullo sguardo dei piloti in un simulatore di volo. Nell'ambito della collaborazione, era importante per il team di Raubal generare un beneficio scientifico autonomo, perché la formazione pilota ottimizzata non era sufficiente per l'ETH come obiettivo in sé. "Abbiamo quindi posto la nostra attenzione sullo sviluppo del software, "dice Rudi.

Per gli svizzeri, d'altra parte, il progetto riguardava principalmente il processo di scansione nella cabina di pilotaggio. Grazie al sistema di eye-tracking, sono stati in grado di studiare questo aspetto separatamente insieme agli psicologi dell'aviazione della Nasa e dell'Università dell'Oregon. Le intuizioni risultanti hanno portato a nuove linee guida per il monitoraggio visivo dei sistemi di volo automatici. Lufthansa Aviation Training ha fornito al consorzio le competenze tecniche e l'infrastruttura nel simulatore. Infine, l'Ufficio federale dell'aviazione civile (UFAC) ha sostenuto circa il 40 percento dei costi del progetto.

Uno strumento, molte possibilità

Raubal e Rudi vedono un'ovvia applicazione di iAssyst nelle discussioni di valutazione condotte dopo i voli di addestramento in un simulatore. A lungo termine, il programma potrebbe essere utilizzato anche in veri cockpit, anche se questa possibilità rimane molto lontana.

Ma l'aviazione non è l'unico campo di ricerca in cui l'eye tracking può contribuire a migliorare le interazioni tra utenti e sistemi tecnici. Secondo Raubal e Rudi, il loro software potrebbe essere utilizzato anche nella formazione medica, Per esempio, dove i medici usano i simulatori per esercitarsi nell'esecuzione di operazioni su un corpo artificiale.