Сигналы машин: Когда помощь становится помехой?

Автор: Денис Аветисян

Новое исследование показывает, что внешние интерфейсы автономных автомобилей, призванные улучшить взаимодействие с пешеходами, могут, напротив, повысить риск на многополосных дорогах.

Пока крипто-инвесторы ловят иксы и ликвидации, мы тут скучно изучаем отчетность и ждем дивиденды. Если тебе близка эта скука, добро пожаловать.

Купить акции "голубых фишек"

Эксперимент с использованием виртуальной реальности и айтрекинга выявил, что нечеткие или сложные сигналы автономных транспортных средств могут увеличивать когнитивную нагрузку и вводить пешеходов в заблуждение.

Несмотря на перспективность внешних человеко-машинных интерфейсов (eHMIs) для обеспечения безопасного взаимодействия пешеходов и автономных транспортных средств, их эффективность в сложных дорожных условиях остается под вопросом. Данное исследование, озаглавленное ‘Are eHMIs always helpful? Investigating how eHMIs interfere with pedestrian behavior on multi-lane streets: An eye-tracking virtual reality experiment’, посвящено изучению влияния различных типов eHMIs на поведение пешеходов при переходе многополосных дорог. Результаты показали, что некорректная или избыточная информация, отображаемая eHMIs, может увеличивать когнитивную нагрузку, отвлекать внимание и даже вводить пешеходов в заблуждение. Каким образом можно оптимизировать дизайн eHMIs для обеспечения четкой и согласованной коммуникации в условиях интенсивного многополосного движения и повышения безопасности пешеходов?

Безопасность пешеходов в эпоху автономного транспорта: вызовы и перспективы

По мере того, как беспилотные транспортные средства становятся все более распространенными, обеспечение безопасности пешеходов в сложных городских условиях приобретает первостепенное значение. Растущая сложность заключается в увеличении числа взаимодействий между автономными системами и пешеходами, особенно в условиях плотного движения и непредсказуемого поведения людей. Автономные транспортные средства должны уметь не только распознавать пешеходов, но и предвидеть их действия, учитывая различные факторы, такие как скорость, направление движения и уровень внимания. Разработка надежных алгоритмов и сенсорных систем, способных эффективно функционировать в динамичной городской среде, является ключевой задачей для обеспечения безопасного сосуществования автономного транспорта и пешеходов, а также для всеобщего принятия данной технологии.

Автономные системы сталкиваются со значительными трудностями при обеспечении безопасности пешеходов из-за индивидуальных различий в их поведении и внимательности. Исследования показывают, что предсказуемость действий пешехода сильно варьируется в зависимости от возраста, физического состояния, отвлечения на гаджеты или личные особенности. Например, пожилые люди и дети могут двигаться медленнее и менее предсказуемо, в то время как отвлекшиеся пешеходы могут игнорировать дорожные знаки или внезапно менять направление. Эти непредсказуемые факторы требуют от автоматизированных систем разработки сложных алгоритмов, способных учитывать широкий спектр возможных действий пешехода и оперативно реагировать на меняющиеся обстоятельства, чтобы предотвратить аварийные ситуации. Эффективное решение данной проблемы требует не только совершенствования сенсорных систем, но и разработки моделей, способных учитывать психологические и поведенческие особенности пешеходов.

Сложные дорожные ситуации, особенно многополосные транспортные потоки, значительно усугубляют риски для пешеходов. В условиях, когда транспортные средства движутся в нескольких полосах, а пешеходы могут совершать непредсказуемые маневры, автоматизированным системам требуется особенно надежная стратегия коммуникации. Эффективное взаимодействие между автомобилем и пешеходом, включающее визуальные сигналы, звуковые оповещения и, в перспективе, обмен данными, становится критически важным для предотвращения аварийных ситуаций. Исследования показывают, что заблаговременное уведомление пешехода о намерениях транспортного средства и наоборот, позволяет существенно снизить вероятность столкновения, даже в условиях высокой загруженности дорог и сложной геометрии перекрестков. Разработка и внедрение таких систем требует учета множества факторов, включая скорость движения, плотность потока и особенности поведения пешеходов.

Внешние интерфейсы взаимодействия: потенциал и подводные камни

Внешние человеко-машинные интерфейсы (eHMIs) представляют собой перспективное направление для передачи намерений автономных транспортных средств пешеходам. Данные интерфейсы, размещаемые на транспортном средстве, позволяют визуально информировать пешеходов о планируемых действиях автомобиля, таких как намерение остановиться, пропустить пешехода или продолжить движение. Основная цель использования eHMIs — снижение неопределенности в поведении автономного транспортного средства, что способствует повышению безопасности пешеходов и формированию доверия к беспилотным технологиям. Исследования направлены на определение оптимальных способов визуализации информации, учитывающих различные дорожные ситуации и особенности восприятия пешеходами.

В настоящее время исследуются два основных подхода к разработке внешних человеко-машинных интерфейсов (eHMIs) для автономных транспортных средств. Эгоцентрический eHMI предоставляет информацию, ориентированную на перспективу пешехода, например, отображая предполагаемый путь движения автомобиля относительно позиции пешехода. В то время как аллоцентрический eHMI представляет данные, основанные на состоянии самого транспортного средства, такие как его скорость, направление и намерение, независимо от точки зрения пешехода. Оба подхода направлены на повышение осведомленности пешеходов о намерениях автономного транспортного средства, но различаются в способе представления этой информации.

Неудачно спроектированные внешние человеко-машинные интерфейсы (eHMIs) могут непреднамеренно увеличить когнитивную нагрузку и способствовать отвлекающему эффекту, что в конечном итоге повышает риск столкновения. Результаты наших исследований показали, что когнитивная нагрузка, измеренная по шкале NASA-TLX, возрастала в конфигурациях с двумя полосами движения. Это указывает на то, что сложность дорожной ситуации и необходимость обработки дополнительной информации, предоставляемой eHMI, может перегружать когнитивные ресурсы пешехода, особенно в более сложных сценариях.

Виртуальная реальность как инструмент оценки эффективности eHMI

В рамках исследования было проведено VR-экспериментирование для оценки реакции пешеходов на различные варианты дизайна электронных человеко-машинных интерфейсов (eHMI) в контролируемой многополосной среде (‘Multi_Lane_Environment’). Эксперимент включал моделирование ситуации пересечения пешеходом многополосной дороги с использованием виртуальной реальности. Целью исследования являлась количественная оценка влияния различных типов eHMI на поведение пешеходов, в частности, на время принятия решения о начале движения и параметры пересечения проезжей части. Для обеспечения контролируемых условий, виртуальная среда была разработана с учетом реалистичной геометрии дорожной разметки, трафика и визуальных характеристик транспортных средств.

В ходе эксперимента ‘VR_Experiment’, проведенного в контролируемой среде ‘Multi_Lane_Environment’, было установлено, что использование ‘Egocentric_eHMI’ (эгоцентричного интерфейса взаимодействия с водителем) в целом снижает ‘Cognitive_Load’ (когнитивную нагрузку) и ‘Distraction_Effect’ (эффект отвлечения внимания) по сравнению с ‘Allocentric_eHMI’ (аллоцентричным интерфейсом). При анализе ‘Post-Encroachment Time’ (PET, время после вторжения в полосу движения) было зафиксировано сокращение этого показателя при использовании однополосных eHMIs. Однако, в конфигурациях с двумя полосами, где применялись смешанные типы eHMIs, значение PET, напротив, увеличилось, что указывает на потенциальные сложности в интерпретации информации и необходимость дальнейшей оптимизации дизайна интерфейсов для обеспечения безопасности пешеходов.

В ходе эксперимента ‘VR_Experiment’ установлено, что согласованность сигналов eHMI является ключевым фактором минимизации ошибочного поведения участников и снижения вероятности неверной интерпретации информации. Частота проявления ‘Misleading_Behavior’ значительно возрастала при использовании эгоцентричных eHMI, особенно со стороны не взаимодействующих полос движения. Наблюдалось увеличение доли взгляда (‘Gaze Proportion’) в сторону транспортных средств на полосе 2 при наличии eHMI, что указывает на отвлекающий эффект и потенциальную опасность для пешеходов, переходящих дорогу.

Проектирование безопасных систем взаимодействия: перспективы и направления исследований

Появление асимметричных сигналов — расхождений в информации, передаваемой соседними транспортными средствами — оказывает существенное влияние на возникновение вводящего в заблуждение поведения участников дорожного движения. Исследования показывают, что несогласованность в передаваемых сообщениях, например, об намерении повернуть или затормозить, создает когнитивную перегрузку и увеличивает вероятность ошибочных действий со стороны пешеходов и других водителей. Это подчеркивает острую необходимость разработки и внедрения стандартизированных протоколов коммуникации между транспортными средствами, обеспечивающих единообразную и достоверную передачу информации. Единые стандарты позволят минимизировать двусмысленность, улучшить предсказуемость действий и, как следствие, значительно повысить безопасность дорожного движения для всех участников.

Эффективность электронных систем предупреждения пешеходов напрямую зависит от учета индивидуальных особенностей каждого участника дорожного движения. Исследования показывают, что восприятие сигналов и скорость реакции значительно варьируются в зависимости от возраста, физических возможностей и уровня внимания пешехода. Например, пожилые люди или люди с нарушениями зрения могут требовать более ярких и продолжительных визуальных сигналов, а пешеходы, отвлеченные на мобильные устройства или разговоры, могут вообще не заметить стандартные предупреждения. Разработка адаптивных систем, способных оценивать состояние пешехода и динамически изменять параметры предупреждений — яркость, громкость, тип сигнала — представляется ключевым направлением для повышения безопасности на дорогах и снижения количества ДТП с участием пешеходов. Игнорирование индивидуальных различий в когнитивных способностях и уровне внимания может свести на нет все усилия по созданию безопасных систем предупреждения.

Перспективные исследования направлены на создание адаптивных электронных интерфейсов взаимодействия с пешеходами (eHMI), способных учитывать индивидуальное состояние человека и особенности окружающей среды. Вместо универсальных решений, предлагаемых в настоящее время, разрабатываются системы, динамически корректирующие способ передачи информации. Например, интерфейс может учитывать возраст пешехода, уровень его внимания, скорость движения и даже текущую погоду, чтобы обеспечить наиболее эффективное и понятное предупреждение об опасности. Такой подход позволит значительно повысить безопасность пешеходов, особенно в сложных городских условиях, и преодолеть ограничения, присущие статичным системам оповещения. В перспективе, адаптивные eHMI смогут не только предупреждать об угрозе, но и предсказывать поведение пешеходов, оптимизируя взаимодействие и предотвращая потенциальные столкновения.

Исследование демонстрирует, что внешние человеко-машинные интерфейсы (eHMI) могут оказывать неоднозначное влияние на поведение пешеходов. Сложные или непоследовательные конфигурации eHMI в многополосных условиях приводят к увеличению когнитивной нагрузки и отвлечению внимания, что, в свою очередь, повышает риск для пешеходов при переходе дороги. Это подтверждает мысль Карла Фридриха Гаусса: «Трудность заключается не в том, чтобы узнать новое, а в том, чтобы отбросить старое». Подобно тому, как необходимо переосмыслить устоявшиеся подходы в математике, так и в дизайне систем взаимодействия необходимо отказаться от сложных и запутанных решений в пользу простоты и ясности, чтобы обеспечить безопасность и эффективность взаимодействия человека и автономного транспорта.

Что дальше?

Представленное исследование подчёркивает, что элегантность взаимодействия между автономными транспортными средствами и пешеходами не достигается добавлением всё новых и новых внешних интерфейсов. Напротив, кажущаяся простота может скрывать увеличение когнитивной нагрузки и, как следствие, повышение риска для пешеходов. Вопрос не в том, чтобы оптимизировать количество передаваемой информации, а в том, что мы действительно оптимизируем — ясность намерения или иллюзию контроля?

Очевидным направлением для дальнейших исследований является изучение динамики взаимодействия в более сложных, реалистичных сценариях дорожного движения. Необходимо учитывать не только визуальную информацию, но и другие сенсорные каналы, а также индивидуальные различия в когнитивных способностях пешеходов. Простота — это не минимализм, а чёткое разграничение необходимого и случайного, и эта граница требует постоянной переоценки.

В конечном счёте, задача состоит не в создании «умных» машин, а в формировании предсказуемых и понятных систем. Истинный прогресс заключается в признании того, что система — это живой организм, и попытки «починить» одну часть без понимания целого обречены на неудачу. Необходимо сместить фокус с технологий на человека, понимая, что безопасность — это не функция интерфейса, а результат гармоничного взаимодействия.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2601.03223.pdf

Связаться с автором: https://www.linkedin.com/in/avetisyan/

Смотрите также:

2026-01-07 18:48