Взгляд в будущее: Как автомобили научатся привлекать внимание пешеходов

Автор: Денис Аветисян

Новый подход к внешнему интерфейсу «автомобиль-пешеход» направляет взгляд прохожих на потенциальные опасности, повышая безопасность на 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"

Исследование демонстрирует, что традиционные системы индикации намерений транспортных средств могут создавать ложное чувство безопасности у пешеходов, в то время как предложенный интерфейс, использующий направленные проекции для визуализации окружающих опасностей в дополнение к сигналу о намерении уступить дорогу, эффективно направляет внимание пешеходов к потенциальным угрозам.

В статье представлена концепция Attention-Guiding eHMI (AGeHMI) — системы, активно управляющей вниманием пешеходов для снижения риска столкновений с беспилотными транспортными средствами.

Несмотря на активное внедрение автономных транспортных средств, обеспечение безопасного взаимодействия пешеходов с ними остается сложной задачей. В статье ‘See What I See: An Attention-Guiding eHMI Approach for Autonomous Vehicles’ предложен новый подход к разработке внешних человеко-машинных интерфейсов (eHMI), направленный на активное привлечение внимания пешеходов к потенциальным опасностям окружающей среды. Разработанный интерфейс AGeHMI, использующий направленные подсказки и цветовую кодировку рисков, продемонстрировал снижение вероятности столкновений в виртуальной реальности ( $\mathcal{N}=20$ ) и повышение уверенности пользователей. Способно ли такое направленное внимание стать ключевым элементом в создании действительно безопасных и понятных автономных транспортных средств будущего?

Вызов Восприятия в Автономных Системах

Современные системы автономного транспорта испытывают значительные трудности в эффективной коммуникации потенциальных опасностей для уязвимых участников дорожного движения, особенно в сложных ситуациях. Проблема заключается не только в обнаружении рисков, но и в своевременном и понятном донесении информации до пешеходов, велосипедистов и других пользователей дороги. В условиях плотной городской застройки, ограниченной видимости или быстро меняющейся обстановки, стандартные сигналы и индикаторы зачастую оказываются недостаточными для предотвращения аварийных ситуаций. Автономные системы часто не способны адекватно оценить, что конкретно в данный момент является наиболее важным для внимания пешехода, что приводит к непониманию намерений транспортного средства и, как следствие, к повышенному риску столкновений. Преодоление этих сложностей требует разработки принципиально новых подходов к визуализации и передаче информации, учитывающих особенности восприятия человека и динамику дорожной обстановки.

Существующие системы автономного управления часто полагаются на ограниченный набор сигналов для взаимодействия с окружающими, что создает серьезные трудности в сложных дорожных ситуациях. Традиционные подходы, как правило, не способны адекватно учитывать такие факторы, как частичная видимость объектов или быстро меняющаяся обстановка. Например, при возникновении препятствия, скрытого за другим транспортным средством, или при внезапном появлении пешехода, стандартные системы могут запаздывать с предупреждением, что существенно снижает эффективность предотвращения аварийных ситуаций. Недостаточное внимание к динамике окружающей среды и проблеме окклюзии препятствует созданию надежных и безопасных автономных систем, способных эффективно взаимодействовать с уязвимыми участниками дорожного движения.

Существенным ограничением современных автономных систем является неспособность заблаговременно направлять внимание пользователя на критические, но потенциально скрытые риски. Исследования показывают, что полагаться исключительно на реакцию на уже проявившуюся опасность недостаточно для обеспечения безопасности, особенно в ситуациях с высокой степенью неопределенности. Вместо этого, эффективные системы должны уметь предвидеть возможные угрозы и активно сигнализировать о них, используя различные модальности — визуальные, звуковые или тактильные — чтобы привлечь внимание пользователя до того, как опасность станет очевидной. Такой проактивный подход позволяет значительно снизить время реакции и предотвратить аварийные ситуации, создавая более безопасное и надежное взаимодействие между человеком и автономной системой. Разработка подобных механизмов требует глубокого понимания когнитивных процессов восприятия и внимания, а также использования передовых алгоритмов машинного обучения для прогнозирования возможных угроз.

Отсутствие эффективной поддержки восприятия окружающей среды серьезно подрывает доверие к автономным системам и ставит под угрозу безопасность дорожного движения. Автономные транспортные средства, не способные адекватно коммуницировать потенциальные опасности для пешеходов и других участников движения, особенно в сложных ситуациях, вызывают обоснованные опасения. Это, в свою очередь, замедляет внедрение автономных технологий, поскольку потенциальные пользователи не готовы полагаться на системы, которые не обеспечивают достаточный уровень предсказуемости и безопасности. Повышение надежности и прозрачности восприятия окружающей среды является ключевым фактором для формирования доверия и, как следствие, для широкого распространения автономного транспорта.

Проекционно-ориентированный AGeHMI визуализирует пространственное отображение угроз на основе глубины и кодирует риски с помощью цветовой шкалы.

Направление Внимания: Проактивная Парадигма Безопасности

Предлагаемая система электронного человеко-машинного интерфейса с управлением вниманием (AGeHMI) разработана для активного направления визуального внимания пользователя на потенциальные опасности до того, как они станут критическими. В отличие от пассивных предупреждений, AGeHMI использует принципы управления вниманием для предварительного выделения рисков, что позволяет водителю или оператору заблаговременно оценивать ситуацию и принимать меры. Система функционирует путем динамического выделения ключевых элементов, представляющих угрозу, посредством визуальных подсказок, таких как изменение цвета, мигание или выделение контуров, с целью привлечения внимания пользователя к этим областям до того, как опасность станет непосредственной.

В отличие от традиционных пассивных предупреждений, система AGeHMI использует принципы управления вниманием для заблаговременного выделения потенциальных опасностей. Это достигается не просто оповещением о риске, а активным направлением визуального внимания пользователя к конкретным областям, представляющим угрозу, до того, как ситуация станет критической. Такой подход основан на когнитивных моделях, определяющих, как человеческий мозг обрабатывает визуальную информацию и распределяет внимание, что позволяет заранее подготовить пользователя к возможным опасностям и сократить время реакции.

Система AGeHMI направлена на снижение когнитивной нагрузки и повышение времени реакции в опасных ситуациях за счет целенаправленного влияния на распределение визуального внимания пользователя. Вместо перегрузки информацией, система активно выделяет потенциально опасные элементы, тем самым уменьшая объем информации, которую необходимо обработать оператору. Это достигается путем приоритезации визуальных подсказок, что позволяет пользователю быстрее идентифицировать и реагировать на угрозы, минимизируя задержку, связанную с поиском и обработкой релевантной информации в поле зрения. В результате, улучшается ситуационная осведомленность и повышается эффективность действий в критических моментах.

В ходе проведенного исследования было установлено, что система AGeHMI значительно повышает безопасность пешеходов за счет эффективного управления распределением визуального внимания. Объективные измерения, включающие фиксацию взгляда и время реакции, продемонстрировали статистически значимое снижение времени обнаружения потенциальных опасностей и увеличение скорости принятия решений в критических ситуациях. Дополнительно, субъективные отзывы пользователей подтвердили улучшение восприятия информации и снижение когнитивной нагрузки при использовании AGeHMI по сравнению со стандартными системами оповещения. Полученные данные указывают на перспективность применения AGeHMI в качестве проактивной меры повышения безопасности дорожного движения.

Проекционная Визуализация: Реализация и Методологии

В системе AGeHMI используется проекционная визуализация, которая предполагает непосредственное проецирование информации об опасностях на дорожное полотно. Данный подход позволяет создать заметный визуальный сигнал, привлекающий внимание водителя и обеспечивающий интуитивное понимание потенциальных угроз. Проецируемые элементы формируют прямую связь между визуальным представлением опасности и её местоположением на дороге, что способствует более быстрой реакции водителя и снижению риска возникновения ДТП. В отличие от традиционных методов отображения информации, проекционная визуализация использует непосредственное восприятие, минимизируя когнитивную нагрузку на водителя.

Для обеспечения точного позиционирования проецируемых элементов на дорожном полотне и интуитивного восприятия информации водителем, система AGeHMI использует пространственное картирование. Этот процесс включает в себя создание цифровой модели окружающего пространства с использованием данных, полученных от различных сенсоров, таких как лидары и камеры. Полученная модель позволяет системе учитывать перспективу, геометрию дороги и положение транспортного средства для корректного наложения визуальных предупреждений на реальную дорожную обстановку. Точность позиционирования достигает нескольких сантиметров, что критически важно для обеспечения адекватного восприятия информации водителем и предотвращения ложных срабатываний.

В системе AGeHMI используется цветовая кодировка, основанная на уровне риска, для наглядного обозначения потенциальных опасностей. Зеленый цвет указывает на отсутствие непосредственной угрозы или низкий уровень риска, позволяя водителю сохранять спокойствие и концентрацию. Желтый цвет сигнализирует о повышенной осторожности и возможности возникновения опасности, требуя от водителя внимания и готовности к действиям. Красный цвет обозначает критическую опасность, требующую немедленной реакции для предотвращения столкновения или аварийной ситуации. Данная система кодирования позволяет быстро и однозначно интерпретировать информацию о рисках, что способствует повышению безопасности вождения.

Использование V2V-коммуникации в сочетании с проекционной визуализацией обеспечивает динамическое и контекстно-зависимое представление информации об опасностях, повышая адаптивность системы. В ходе испытаний было зафиксировано снижение риска столкновений для окружающих транспортных средств (Транспортные средства 2-4) до менее чем 1.2%, что значительно ниже, чем 2.9% при использовании альтернативных методов. Данный показатель демонстрирует эффективность системы в реальном времени и ее способность к адаптации к изменяющимся дорожным условиям и поведению других участников движения.

Снижение Когнитивной Нагрузки и Повышение Безопасности

В отличие от традиционных интерфейсов взаимодействия с человеком-машиной (eHMI), ориентированных исключительно на информацию о состоянии самого транспортного средства, разработанная система AGeHMI активно противодействует эффекту “туннельного зрения”. Она обеспечивает водителя информацией о внешних опасностях и потенциальных угрозах, расширяя поле его ситуационной осведомленности. Это достигается за счет проактивного предоставления данных об окружающей обстановке, позволяя водителю более эффективно оценивать риски и принимать взвешенные решения. Вместо того чтобы полагаться исключительно на данные, касающиеся собственного автомобиля, система AGeHMI формирует целостную картину происходящего, значительно повышая безопасность как в контексте автономного, так и традиционного вождения.

Разработанная система активно снижает когнитивную нагрузку на водителя, минимизируя необходимость постоянного сканирования окружающей обстановки в поисках потенциальных опасностей. Проведенные исследования показали статистически значимое снижение показателей NASA-TLX, характеризующих субъективное восприятие рабочей нагрузки. В частности, оценка производительности составила 5.40 против 4.70 при использовании систем, ориентированных исключительно на информацию о собственном транспортном средстве (p < .001). Наблюдалось также снижение уровня фрустрации (2.75 против 3.35, p < .001) и временной нагрузки (3.00 против 3.45, p = .003), что свидетельствует о более комфортном и эффективном процессе управления транспортным средством.

Исследования показали, что предоставление информации о внешней обстановке водителю — как в случае с автономными, так и с традиционными транспортными средствами — приводит к заметному сокращению времени реакции и повышению качества принимаемых решений. В результате, система, активно снижающая когнитивную нагрузку, способствует более безопасному управлению автомобилем. Уменьшение времени, необходимого для обработки информации и реагирования на потенциальные угрозы, напрямую влияет на снижение риска аварийных ситуаций, делая вождение более предсказуемым и уверенным как для водителя, так и для окружающих.

Исследования показали, что разработанный подход обладает значительным потенциалом для повышения доверия к автономным системам и, как следствие, для более широкого их принятия. Оценки воспринимаемой полезности и доверия, полученные в ходе испытаний, составили 5.50 и 5.30 соответственно, что существенно превышает аналогичные показатели, зарегистрированные для систем, ориентированных исключительно на информацию о собственном состоянии транспортного средства (p < .005). Общая оценка системы, включающая все аспекты взаимодействия, достигла 5.40, в то время как для систем, предоставляющих только информацию о себе, этот показатель составил 4.75 (p < .001). Эти данные свидетельствуют о том, что расширенное представление информации, охватывающее внешние факторы и потенциальные опасности, значительно улучшает восприятие системы пользователями и способствует формированию более позитивного отношения к автономным технологиям.

Исследование, представленное в статье, демонстрирует, что активное управление вниманием пешеходов посредством внешнего интерфейса (eHMI) способно значительно снизить риск столкновений с автономными транспортными средствами. Этот подход, направленный на проецирование информации о потенциальных опасностях, подчеркивает важность не просто информирования, но и направления взгляда. В этом контексте, слова Винтона Серфа, одного из отцов интернета, приобретают особую актуальность: «Интернет — это не технология, это способ организации информации». Аналогично, AGeHMI — это не просто интерфейс, а способ организации визуальной информации для обеспечения безопасности, где каждая проекция служит своего рода маяком в сложном потоке дорожной обстановки. Задержка в предоставлении критически важной информации, как отмечает исследование, действительно является своего рода «налогом на амбиции» в области автономного вождения, подчеркивая необходимость оперативного и эффективного взаимодействия между автомобилем и пешеходом.

Куда же дальше?

Представленная работа, фокусируясь на активном привлечении внимания пешеходов, лишь осторожно касается краешка проблемы взаимодействия автономных систем и непредсказуемости человеческого поведения. Всё же, можно сказать, что инфраструктура, стремящаяся к предсказуемости, неизбежно сталкивается с энтропией. «Технический долг» в данном контексте — не что иное, как ускоренная эрозия доверия, когда система не справляется с поддержанием этой предсказуемости. Очевидно, что вопрос не в совершенствовании индикаторов, а в разработке принципиально новых парадигм взаимодействия, способных учитывать когнитивные искажения и иррациональность.

Следующим этапом представляется не просто повышение эффективности коммуникации о рисках, а создание систем, способных к самообучению и адаптации к индивидуальным особенностям каждого пешехода. Иначе говоря, необходимо перейти от пассивного информирования к активному формированию ситуации, когда автономный автомобиль не просто сообщает о приближающейся опасности, а предвосхищает её, создавая условия для безопасного взаимодействия. “Аптайм” в таком сценарии — редкая фаза гармонии во времени, требующая постоянных усилий по поддержанию баланса между автоматизацией и человеческим фактором.

В конечном счете, задача состоит не в создании идеального интерфейса, а в признании неизбежности несовершенства. Любая система стареет, и вопрос лишь в том, делает ли она это достойно, сохраняя способность к адаптации и самовосстановлению. Именно в этом направлении, вероятно, и следует искать дальнейшие пути развития представленной концепции.

Оригинал статьи: https://arxiv.org/pdf/2602.18798.pdf

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

Смотрите также:

2026-02-25 00:57