以人为本的智能汽车交互设计(HMI)
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4.6 情景意识

1.情景意识的定义

情景意识(Situation Awareness,SA)一般是针对一个具体的目的、一个特殊的物体或一个特定的功能,甚至特定的工作而言的,情景意识就是让当事人意识到在他的周围正在发生的事情,理解相关信息的意义,以及该信息对未来意味着什么[36]。情景意识这一概念最早产生于军事活动,最初的定义原文如下[37]

“The perception of the elements in the environment within a volume of time and space,the comprehension of their meaning,and the projection of their status in the near future”(在一定的时间和空间内,对环境元素的感知、对其意义的理解及对其在不久的将来的预测)。

SA几乎是每项决策制订时所必须的条件。SA与决策制定的关系可以用图4-13来表示。

图4-13 情景意识与决策制定的关系

2.情景意识的三个阶段

SA分成三个阶段:阶段1,对当前情景元素的感知;阶段2,对当前情景元素的理解;阶段3,对未来状态的预测。

(1)阶段1:对当前情景元素的感知

这些元素包括了当前的内外环境状态、属性、动态变化等。构成情景元素的内容对不同工作、不同功能、不同目的而言,是不同的。比如,一个驾驶员在高速公路上行驶,他需要知道道路的限速、前后车的相对位置、距离下一个出口还有多远等;在十字路口,驾驶员需要知道红灯还有多长时间变成绿灯、还有没有行人过马路、侧面道路上的车辆是不是停了下来、有没有电动自行车会闯红灯等。这些相关信息可以通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官获取,可以是单一的感官系统,也可以是来自多个感官的综合。在很多领域,在不同情况下,常常是因为构成SA的元素没有被完全感知到而造成各类事故。导致交通事故的绝大部分原因就是驾驶员分神,或者道路交通过于复杂,驾驶员没有及时捕捉到关键信息,从而做出了错误的判断。恩兹利(Endsley)的研究证明,战斗机飞行员的SA错误中76%发生在阶段1[36]

(2)阶段2:对当前情景元素的理解

阶段2是把从阶段1所获得的信息进行整合,然后与目的进行比较,从而构建对目前状态的认知。比如,当一辆车在高速公路上行驶,驾驶员发现前方车辆制动尾灯亮了,而他左侧道路后方有一辆车与他的距离正在缩短。根据上述迹象,他产生了这样一个判断:前方车辆正在减速,而左侧车辆正在加速。有研究表明,战斗机飞行员的SA错误中19%发生在阶段2[36]

(3)阶段3:对未来状态的预测

当人们在第3阶段对未来进行预测时,就需要人们对所从事的工作有很好的知识和经验。一个有经验的人会用很多精力去预测未来,这样,他们就能对自己下一步的行动做出正确的判断。比如一个老驾驶员对交通状况的判断能很好地帮助他驾驶和应对道路上发生的各种突发事件,而刚获得驾驶执照的新手往往容易出现判断错误,其中很大的原因是预测没有做好。如前面的案例,有经验的驾驶员就能够很准确地判断出,如果自己不减速,就可能撞到前面的车辆;如果他想换道,就可能和左侧的车辆发生冲突。

(4)影响情景意识的因素

影响SA的因素很多,首先是时间性。时间在SA中起到很大作用,它包括时间本身及与时间相关的各种元素。最典型的问题是“我们还剩下多少时间?”这个世界是随着时间的流逝而在不断地发生变化,在这个动态情况下,SA也是一个动态的过程。对于汽车驾驶安全而言,在正确的时间点,获得关键的信息,做出正确的判断和采取正确的行动,是重中之重。第二个因素是感知和注意力。构成SA阶段1的各种情景元素、各种特征可能是散布在不同的信息状态和提示片段里,这些信息可能被我们的感官接收到了,但由于我们的注意力分配问题,很多信息并没有被感知,而错漏掉的信息就会使得我们的SA不够完整和准确。第三个因素是工作记忆和长期记忆。SA中的阶段2和阶段3是发生在工作记忆里的,同时长期记忆为理解和预测提供了以往的知识和经验储存。第四个因素是心智模型。心智模型帮助一个人去判定什么信息是重要的,同时也帮助人们理解信息的含义和对未来做预测。如果一个人对眼前的事情还没有建立相关的心智模型,他也可以通过各种分析和知识做出SA,但这个过程会比较慢,也很费脑力。

人的信息获取动力一般有两种不同的机制,一个是直接的感官刺激,另一个是有目的的搜寻。如告警声音或正在闪烁的灯光,这些比较强烈的外部环境信息会很快地被人的注意力捕捉到。但在很多时候,人们会根据自己的目标,有意识地选择信息。确立正确的目标至关重要,目标的确立会引导人们选择一个正确的心智模型,这个正确的心智模型能够主导你的注意力放到捕捉和处理相关的正确的信息上,并对理解这些信息和产生对未来的预测起到关键的作用。同样,人的期待也和目标一样,会引导人们去获取他所期待的信息,从而也主导理解和预测的过程。因此,期待的建立对SA也有很大作用。

在驾驶过程中,驾驶员需要关注的内容较多,比如驾驶的路线位置、道路曲率、附近交通和行人的位置、油量、速度等。这类信息的产生有些是大脑有意识的活动,有些是处在下意识的状态。驾驶过程中,认知处理可能涉及三个层次来维护驾驶员的SA水平:1)自动、专心的过程是在下意识状态下发生的,对认知资源几乎没有要求;2)基于识别的决策流程可能在短时间(不到1s)内有意识地进行,并且对认知资源的需求很少;3)有意识、有控制的决策对认知资源有较高要求。这一理论(自动化、识别启动和受控制三个级别)与恩兹利(Endsley)[38]提出的SA的三个级别(感知、理解和预测)有些区别。但是,实际上感知情景的要素(恩兹利的1级SA)可能非常重要,在大多数情况下,我们都是在下意识下自动执行的,而理解和预测(第2级和第3级)更可能使用基于识别和控制的流程。


[1] 来源于http://www.myzaker.com/article/5de918467f780b093600000d/。