Сенсоры и ИИ снижают нагрузку на водителей

Исследователи из Фраунгофер-Гезельшафт разработали инновационную систему, использующую сеть датчиков и алгоритмы искусственного интеллекта для мониторинга когнитивной нагрузки водителя. Эта технология призвана снизить стресс за рулем, особенно в критических ситуациях, и имеет потенциал применения в таких областях, как авиация и хирургия.

Вождение автомобиля требует от человека обработки огромного количества информации: показаний приборов, навигации, дорожных знаков, других участников движения. Необходимость принимать решения в условиях высокой когнитивной нагрузки может привести к опасным ситуациям. Система, созданная в Институте интегрированных интегральных схем Фраунгофера (IIS), призвана помочь людям справляться со сложными задачами, учитывая их индивидуальные пределы когнитивной нагрузки.

Система состоит из двух ключевых компонентов: сети maphera, собирающей биосигналы (пульс, дыхание, движения), и алгоритмов ИИ, определяющих момент достижения предельной когнитивной нагрузки. Критерии оценки биосигналов были выведены на основе исследований, изучающих связь между физиологическими показателями и уровнем когнитивной нагрузки у испытуемых.

В будущем эта технология может помочь системам автомобиля разгрузить водителя, взяв на себя часть задач, или рекомендовать своевременный перерыв.

Мобильная и мультимодальная сенсорная сеть

Разработанная сеть датчиков maphera является модульной и мобильной. Она может быть интегрирована в одежду, наручные браслеты или специальные патчи, позволяя непрерывно отслеживать биосигналы. Собранные данные передаются по Bluetooth Low Energy (BLE).

Техническая сложность заключается в синхронизации данных от различных датчиков с разными микроконтроллерами и частотами. Исследователям удалось добиться синхронизации данных с точностью до 30 микросекунд, что отражено в названии проекта maphera (от древнегреческого "передавать одновременно").

Оценка когнитивной нагрузки с помощью компьютерных игр

Для изучения связи между биосигналами и когнитивной нагрузкой испытуемые решали задачи возрастающей сложности в контролируемой среде. Они играли в компьютерные игры, имитирующие работу в суши-ресторане, где постепенно увеличивалось количество заказов и сложность блюд. Параллельно датчики фиксировали биосигналы, а также проводился стандартный психологический тест n-back для оценки внимания и памяти. Собранные данные анализируются с помощью разработанных ИИ-алгоритмов для создания индивидуального профиля когнитивной нагрузки.

Системы мониторинга водителей и обучение пилотов

Подобные системы могут повысить безопасность вождения, предупреждая водителя о достижении предельной когнитивной нагрузки. Автопроизводители проявляют значительный интерес к этой технологии, учитывая, что с 2026 года системы предупреждения водителя об отвлечении внимания (ADDW) станут обязательными в новых автомобилях в ЕС.

Технологии Фраунгофера также могут быть применены в авиации для улучшения обучения пилотов, учитывая их индивидуальные профили нагрузки. В перспективе возможен и вариант использования в операционных для повышения безопасности продолжительных хирургических вмешательств, требующих высокой концентрации.