تتبع العين أثناء مهمة طيران معقدة للحصول على رؤى حول معالجة المعلومات

تتبع العين هو طريقة غير جراحية للتحقيق في معالجة المعلومات. توضح هذه المقالة كيف يمكن استخدام تتبع العين لدراسة سلوك النظرة أثناء مهمة طوارئ محاكاة الطيران في الطيارين في الوقت المنخفض (أي <350 ساعة طيران).

تم استخدام تتبع العين على نطاق واسع كوكيل لاكتساب نظرة ثاقبة للعمليات المعرفية والإدراكية والحسية الحركية التي تكمن وراء أداء المهارة. أظهر العمل السابق أن مقاييس النظرة التقليدية والمتقدمة تظهر بشكل موثوق اختلافات قوية في الخبرة التجريبية ، والحمل المعرفي ، والتعب ، وحتى الوعي بالموقف (SA).

تصف هذه الدراسة منهجية استخدام متتبع العين القابل للارتداء وخوارزمية رسم خرائط النظرة التي تلتقط حركات الرأس والعين الطبيعية (أي النظرة) في جهاز محاكاة طيران عالي الدقة. تصف الطريقة الموضحة في هذه الورقة تحليلات النظرة المستندة إلى مجال الاهتمام (AOI) ، والتي توفر مزيدا من السياق المتعلق بالمكان الذي يبحث فيه المشاركون ، ومدة وقت المكوث ، مما يشير إلى مدى كفاءة معالجتهم للمعلومات المثبتة. يوضح البروتوكول فائدة جهاز تعقب العين القابل للارتداء وخوارزمية رؤية الكمبيوتر لتقييم التغيرات في سلوك النظرة استجابة لحالة طوارئ غير متوقعة أثناء الطيران.

أظهرت النتائج التمثيلية أن النظرة تأثرت بشكل كبير عند تقديم حدث الطوارئ. على وجه التحديد ، انخفض تخصيص الانتباه وتشتت النظرة وتعقيد تسلسل النظرة بشكل كبير وأصبح شديد التركيز على النظر خارج النافذة الأمامية ومقياس السرعة الجوية أثناء سيناريو الطوارئ (جميع قيم p < 0.05). تمت مناقشة فائدة وقيود استخدام جهاز تعقب العين القابل للارتداء في بيئة محاكاة طيران عالية الدقة لفهم الخصائص الزمانية المكانية لسلوك النظرة وعلاقتها بمعالجة المعلومات في مجال الطيران.

يتفاعل البشر في الغالب مع العالم من حولهم عن طريق تحريك أعينهم ورؤوسهم أولا لتركيز خط رؤيتهم (أي النظرة) نحو كائن معين أو موقع محل اهتمام. هذا صحيح بشكل خاص في البيئات المعقدة مثل قمرة القيادة للطائرات حيث يواجه الطيارون العديد من المحفزات المتنافسة. تتيح حركات النظرة جمع المعلومات المرئية عالية الدقة التي تسمح للبشر بالتفاعل مع بيئتهم بطريقة آمنة ومرنة¹ ، وهو أمر ذو أهمية قصوى في مجال الطيران. أظهرت الدراسات أن حركات العين وسلوك النظرة توفر نظرة ثاقبة للعمليات الإدراكية والمعرفية والحركية الأساسية عبر المهام^{المختلفة 1،2،3}. علاوة على ذلك ، حيث ننظر له تأثير مباشر على تخطيط وتنفيذ حركات الأطراف العلوية³. لذلك ، يوفر تحليل سلوك النظرة أثناء مهام الطيران طريقة موضوعية وغير جراحية ، والتي يمكن أن تكشف عن كيفية ارتباط أنماط حركة العين بجوانب مختلفة من معالجة المعلومات والأداء.

أظهرت العديد من الدراسات وجود ارتباط بين النظرة وأداء المهام عبر نماذج المختبر المختلفة ، بالإضافة إلى مهام العالم الحقيقي المعقدة (مثل تشغيل الطائرة). على سبيل المثال ، تميل المناطق ذات الصلة بالمهمة إلى أن تكون ثابتة بشكل متكرر ولفترات إجمالية أطول ، مما يشير إلى أن موقع التثبيت والتكرار ووقت المكوث هي وكلاء لتخصيص الانتباه في المهام العصبية المعرفية والطيران^4،5،6. يظهر المؤدون والخبراء الناجحون للغاية تحيزات تثبيت كبيرة تجاه المجالات الحرجة للمهام مقارنة بالأداء الأقل نجاحا أو المبتدئين^4،7،8. يتم التقاط الجوانب الزمانية المكانية للنظرة من خلال التغييرات في أنماط وقت المكوث عبر مختلف مجالات الاهتمام (AOIs) أو مقاييس توزيع التثبيت (على سبيل المثال ، إنتروبيا النظرة الثابتة: SGE). في سياق النماذج المختبرية ، يميل متوسط مدة التثبيت وطول مسار المسح وتعقيد تسلسل النظرة (أي إنتروبيا انتقال النظر: GTE) إلى الزيادة بسبب زيادة المسح والمعالجة المطلوبة لحل المشكلات وتوضيح أهداف / حلول المهام الأكثر^{تحديا 4،7}.

على العكس من ذلك ، أظهرت دراسات الطيران أن طول مسار المسح وتعقيد تسلسل النظرة ينخفض مع تعقيد المهمة والحمل المعرفي. يسلط هذا التناقض الضوء على حقيقة أن فهم مكونات المهمة ومتطلبات النموذج المستخدم أمر بالغ الأهمية للتفسير الدقيق لمقاييس النظرة. إجمالا ، تدعم الأبحاث حتى الآن أن مقاييس النظرة توفر نظرة ثاقبة وموضوعية وذات مغزى لمعالجة المعلومات الخاصة بالمهمة التي تكمن وراء الاختلافات في صعوبة المهمة والحمل المعرفي وأداء المهمة. مع التقدم في تكنولوجيا تتبع العين (أي قابلية النقل والمعايرة والتكلفة) ، يعد فحص سلوك النظرة في "البرية" مجالا ناشئا للبحث مع تطبيقات ملموسة نحو تطوير التدريب المهني في مجالات الطب^9،10،11 والطيران^12،13،14.

يهدف العمل الحالي إلى إجراء مزيد من الفحص لفائدة استخدام المقاييس القائمة على النظرة لاكتساب نظرة ثاقبة لمعالجة المعلومات من خلال استخدام جهاز تعقب العين القابل للارتداء على وجه التحديد أثناء مهمة محاكاة الطيران في حالات الطوارئ في الطيارين ذوي الوقت المنخفض. تتوسع هذه الدراسة في العمل السابق الذي استخدم جهاز تعقب العين المثبت بالرأس (أي EyeLink II) لفحص الاختلافات في مقاييس سلوك النظرة كدالة لصعوبة الطيران (أي التغيرات في الظروف الجوية)⁵. يمتد العمل المقدم في هذه المخطوطة أيضا إلى أعمال أخرى وصفت الأساليب المنهجية والتحليلية لاستخدام تتبع العين في نظام الواقع^{الافتراضي 15}. استخدمت دراستنا محاكيا بلا حراك عالي الدقة وتبلغ عن تحليل إضافي لبيانات حركة العين (أي الانتروبيا). تم الإبلاغ عن هذا النوع من التحليل في أوراق سابقة. ومع ذلك ، فإن أحد القيود في الأدبيات الحالية هو عدم التوحيد القياسي في الإبلاغ عن الخطوات التحليلية. على سبيل المثال ، يعد الإبلاغ عن كيفية تعريف مجالات الاهتمام ذا أهمية حاسمة لأنه يؤثر بشكل مباشر على قيم الانتروبيا الناتجة¹⁶.

للتلخيص ، فحص العمل الحالي مقاييس سلوك النظرة التقليدية والديناميكية بينما تم التلاعب بصعوبة المهمة من خلال إدخال سيناريو طوارئ أثناء الطيران (أي عطل إجمالي غير متوقع في المحرك). كان من المتوقع أن يوفر إدخال سيناريو الطوارئ أثناء الطيران نظرة ثاقبة لتغيرات سلوك النظرة الكامنة وراء معالجة المعلومات أثناء ظروف المهام الأكثر صعوبة. الدراسة التي تم الإبلاغ عنها هنا هي جزء من دراسة أكبر تدرس فائدة تتبع العين في جهاز محاكاة الطيران لإبلاغ تدريب الطيارين القائم على الكفاءة. لم يتم نشر النتائج المعروضة هنا من قبل.

يمكن تطبيق البروتوكول التالي على الدراسات التي تتضمن جهاز تعقب العين القابل للارتداء وجهاز محاكاة الطيران. تتضمن الدراسة الحالية بيانات تتبع العين المسجلة جنبا إلى جنب مع المهام المعقدة المتعلقة بالطيران في جهاز محاكاة الطيران (انظر جدول المواد). تم تكوين جهاز المحاكاة ليكون ممثلا لطائرة سيسنا 172 وتم استخدامه مع لوحة العدادات اللازمة (تكوين مقياس البخار) ، ونظام إلكترونيات الطيران / نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، ولوحة الصوت / الأضواء ، ولوحة الكسارة ، ووحدة التحكم في الطيران (FCU) (انظر الشكل 1). جهاز محاكاة الطيران المستخدم في هذه الدراسة قابل للتصديق لأغراض التدريب وتستخدمه مدرسة الطيران المحلية لتدريب مجموعات المهارات المطلوبة للاستجابة لسيناريوهات الطوارئ المختلفة ، مثل فشل المحرك ، في بيئة منخفضة المخاطر. تم ترخيص جميع المشاركين في هذه الدراسة. لذلك ، فقد عانوا من سيناريو محاكاة فشل المحرك سابقا أثناء تدريبهم. تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل مكتب أخلاقيات البحث بجامعة واترلو (43564; التاريخ: 17 نوفمبر 2021). قدم جميع المشاركين (N = 24 ؛ 14 ذكر ، 10 إناث ؛ متوسط العمر = 22 عاما ؛ نطاق ساعات الرحلة: 51-280 ساعة) موافقة خطية مستنيرة.

الشكل 1: بيئة محاكاة الطيران. رسم توضيحي لبيئة محاكاة الطيران. تكرر وجهة نظر المشارك في قمرة القيادة وجهة نظر طيار يقود طائرة سيسنا 172 ، المعدة مسبقا للاقتراب من الريح إلى القاعدة إلى النهائي إلى مطار واترلو الدولي ، بريسلاو ، أونتاريو ، كاليفورنيا. تمثل الصناديق البرتقالية مجالات الاهتمام العشرة الرئيسية المستخدمة في تحليلات النظرة. وتشمل هذه (1) السرعة الجوية ، (2) الموقف ، (3) مقياس الارتفاع ، (4) منسق الدوران ، (5) التوجه ، (6) السرعة الرأسية ، و (7) مؤشرات الطاقة ، بالإضافة إلى (8) النوافذ الأمامية ، (9) اليسرى ، و (10) النوافذ اليمنى. تم تعديل هذا الرقم من Ayala et ^al.5. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

1. فحص المشاركين والموافقة المستنيرة

1. فحص المشارك من خلال استبيان التقرير الذاتي بناء على معايير التضمين / الاستبعاد^2،5: امتلاك رخصة طيار خاص على الأقل (PPL) ، ورؤية طبيعية أو مصححة إلى طبيعية ، وعدم وجود تشخيص سابق باضطراب عصبي / عصبي أو إعاقة في التعلم.
2. إبلاغ المشارك بأهداف الدراسة وإجراءاتها من خلال إحاطة مفصلة يتعامل معها المجرب ومدرب الطيران المشرف / فني المحاكاة. راجع المخاطر الموضحة في وثيقة الموافقة المعتمدة من مجلس مراجعة الأخلاقيات الخاصة بالمؤسسة. أجب عن أي أسئلة حول المخاطر المحتملة. الحصول على موافقة خطية مستنيرة قبل البدء في أي إجراءات دراسية.

2. متطلبات الأجهزة / البرامج وبدء التشغيل

1. محاكي الطيران (يكتمل عادة فني المحاكاة)
   1. قم بتشغيل شاشات جهاز المحاكاة وجهاز العرض. إذا لم يتم تشغيل أحد أجهزة العرض في نفس الوقت مع الآخرين، فأعد تشغيل جهاز المحاكاة.
   2. في شاشة التعليمات، اضغط على علامة التبويب الإعدادات المسبقة وتحقق من توفر الإعدادات المسبقة للموضع و/أو الطقس المطلوبة. إذا لزم الأمر ، قم بإنشاء نوع جديد من الإعدادات المسبقة ؛ استشر الفني للحصول على المساعدة.
2. مجموعة الكمبيوتر المحمول
   1. اقلب الكمبيوتر المحمول وقم بتسجيل الدخول باستخدام بيانات الاعتماد.
   2. عند المطالبة، حدد إما ملفا شخصيا موجودا مسبقا أو قم بإنشاء ملف تعريف إذا اختبرت مشاركا جديدا. بدلا من ذلك، حدد خيار الضيف للكتابة فوق المعايرة الأخيرة.
      1. لإنشاء ملف تعريف جديد، مرر إلى نهاية قائمة ملفات التعريف وانقر على إضافة.
   3. قم بتعيين معرف ملف التعريف إلى معرف المشارك. سيتم استخدام معرف ملف التعريف هذا لوضع علامة على المجلد، الذي يحتوي على بيانات تتبع العين بعد اكتمال التسجيل.
3. معايرة النظارات
   ملاحظة: يجب أن تظل النظارات متصلة بالكمبيوتر المحمول للتسجيل. يجب إكمال المعايرة باستخدام الصندوق مرة واحدة فقط في بداية جمع البيانات.
   1. افتح علبة تعقب العين وأخرج النظارات.
   2. قم بتوصيل USB بكابل micro-USB من الكمبيوتر المحمول إلى النظارات. إذا طلب منك ذلك على الكمبيوتر المحمول ، فقم بتحديث البرنامج الثابت.
   3. حدد موقع صندوق المعايرة الأسود داخل علبة تعقب العين.
   4. على الكمبيوتر المحمول للمجموعة، في مركز تتبع العين، اختر أدوات | معايرة الجهاز.
   5. ضع النظارات داخل الصندوق واضغط على ابدأ في النافذة المنبثقة لبدء المعايرة.
   6. قم بإزالة الأكواب من العلبة بمجرد اكتمال المعايرة.
4. تناسب قطعة الأنف
   1. حدد قطعة الأنف.
   2. اطلب من المشارك الجلوس في قمرة القيادة وارتداء النظارات.
   3. في مركز تتبع العين ، انتقل إلى ملف | الإعدادات | معالج الأنف.
   4. تحقق من ضبط ملاءمة مربع النظارات على الجانب الأيسر من الشاشة. إذا كان الملاءمة ممتازة ، فانتقل إلى الخطوة التالية. وإلا، انقر فوق المربع.
   5. اطلب من المشارك اتباع تعليمات توصية الملاءمة المعروضة على الشاشة: اضبط قطعة الأنف ، واضبط النظارات للجلوس بشكل مريح ، وانظر إلى الأمام مباشرة إلى الكمبيوتر المحمول.
   6. إذا لزم الأمر ، قم بتبديل قطعة الأنف. اضغط على قطعة الأنف في منتصفها ، ثم حركها للخارج من النظارات ، ثم حرك واحدة أخرى للداخل. استمر في اختبار قطع الأنف المختلفة حتى يتم تحديد الأنف الذي يناسب المشارك بشكل أفضل.
5. مكالمات مراقبة الحركة الجوية (ATC)
   ملاحظة: إذا كانت الدراسة تتطلب مكالمات ATC ، فاطلب من المشارك إحضار سماعة الرأس الخاصة به أو استخدام سماعة رأس المختبر. معايرة مقلة العين كاملة فقط بعد أن يرتدي المشارك سماعة الرأس حيث يمكن لسماعة الرأس تحريك النظارات على الرأس ، مما يؤثر على دقة المعايرة.
   1. تأكد من توصيل سماعة الرأس بالمقبس الموجود على الجانب السفلي الأيسر من لوحة أجهزة القياسات.
   2. اطلب من المشارك ارتداء سماعة الرأس. اطلب منهم عدم لمسه أو خلعه حتى ينتهي التسجيل.
      ملاحظة: يلزم إعادة المعايرة في كل مرة يتم فيها تحريك سماعة الرأس (وبالتالي النظارات).
   3. قم بإجراء فحص لاسلكي.
6. معايرة مقلة العين
   ملاحظة: عندما يقوم المشارك بتحريك النظارات على رأسه ، يجب عليه تكرار معايرة مقلة العين. اطلب من المشارك عدم لمس النظارات حتى تنتهي تجاربهم.
   1. في مركز تتبع العين ، انتقل إلى مربع المعلمة على يسار الشاشة.
      1. تحقق من وضع المعايرة واختر نظرة ثابتة أو رأس ثابت وفقا لذلك.
      2. تأكد من أن نقاط المعايرة عبارة عن شبكة 5 × 5 ، لإجمالي 25 نقطة.
      3. تحقق من وضع التحقق وتأكد من تطابقه مع وضع المعايرة.
      4. افحص مخرجات تتبع العين وتحقق من فحص كل ما يجب تسجيله للدراسة باستخدام مربعات الاختيار.
   2. انقر فوق File | الإعدادات | متقدم وتحقق من أن معدل أخذ العينات هو 250 هرتز.
   3. حدد مربع معايرة تتبع العين على الشاشة باستخدام الماوس. ستختلف تعليمات المعايرة بناء على الوضع. لمتابعة الدراسة الحالية ، استخدم وضع معايرة النظرة الثابتة : اطلب من المشاركين تحريك رؤوسهم بحيث يتداخل المربع مع المربع الأسود ويتماشى معهم. بعد ذلك ، اطلب من المشارك تركيز نظره على التقاطع في المربع الأسود والضغط على شريط المسافة.
   4. اضغط على مربع التحقق من صحة الإعداد . ستكون التعليمات هي نفسها كما في الخطوة 2.6.3. تأكد من أن رقم التحقق من الصحة MAE (متوسط الخطأ المطلق) هو <1 درجة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فكرر الخطوتين 2.6.3 و 2.6.4.
   5. اضغط على حفظ المعايرة لحفظ المعايرة في ملف التعريف في كل مرة تكتمل فيها المعايرة والتحقق من الصحة.
7. استخدام iPad
   ملاحظة: يقع iPad على يسار لوحة أجهزة القياس (انظر الشكل 1). يتم استخدامه للاستبيانات عادة بعد الرحلة.
   1. قم بتشغيل iPad وتأكد من توصيله بالإنترنت.
   2. افتح نافذة في Safari وأدخل رابط استبيان الدراسة.

3. جمع البيانات

ملاحظة: كرر هذه الخطوات لكل إصدار تجريبي. يوصى بوضع الكمبيوتر المحمول على المقعد خارج قمرة القيادة.

1. على كمبيوتر محاكي الطيران، في شاشة التعليمات ، اضغط على الإعدادات المسبقة، ثم اختر الإعداد المسبق للموضع المطلوب ليتم محاكاته. اضغط على الزر تطبيق وشاهد الشاشات المحيطة بجهاز المحاكاة للتحقق من حدوث التغيير.
2. كرر الخطوة 3.1 لتطبيق الإعداد المسبق للطقس .
3. أعط المشارك أي تعليمات محددة حول التجربة أو مسار رحلته. يتضمن ذلك إخبارهم بتغيير أي إعدادات على لوحة العدادات قبل أن يبدأوا.
4. في شاشة التعليمات ، اضغط على الزر البرتقالي STOP لبدء جمع البيانات. سيتغير اللون إلى اللون الأخضر ، وسيقول النص FLYING. تأكد من إعطاء إشارة شفهية للمشارك حتى يعرف أنه يمكنه البدء في قيادة الطائرة. الإشارة الموصى بها هي "3 ، 2 ، 1 ، لديك عناصر تحكم" حيث يتم الضغط على زر الإيقاف البرتقالي.
5. في الكمبيوتر المحمول للمجموعة، اضغط على بدء التسجيل حتى تتم مزامنة بيانات متتبع العين مع بيانات محاكي الطيران.
6. عندما يكمل المشارك دائرته ويهبط ، انتظر حتى تتوقف الطائرة عن الحركة.
   ملاحظة: من المهم الانتظار لأنه أثناء المعالجة اللاحقة ؛ يتم اقتطاع البيانات عندما تستقر السرعة الأرضية عند 0. وهذا يعطي الاتساق لنقطة نهاية جميع التجارب.
7. في شاشة التعليمات ، اضغط على زر الطيران الأخضر. سيعود اللون إلى اللون البرتقالي وسيقول النص STOPPED. أعط إشارة لفظية خلال هذه الخطوة عندما يكون جمع البيانات على وشك الانتهاء. الإشارة الموصى بها هي "3 ، 2 ، 1 ، توقف".
8. اطلب من المشارك إكمال الاستبيان (الاستبيانات) اللاحقة للمحاكمة على جهاز iPad. قم بتحديث الصفحة للإصدار التجريبي التالي.
   ملاحظة: استخدمت الدراسة الحالية استبيان التصنيف الذاتي لتقنية تصنيف الوعي بالحالة (SART) باعتباره الاستبيان الوحيد اللاحق^{للمحاكمة 17}.

4. معالجة البيانات وتحليلها

1. بيانات محاكاة الطيران
   ملاحظة: يحتوي ملف .csv المنسوخ من جهاز محاكاة الطيران على أكثر من 1,000 معلمة يمكن التحكم فيها في جهاز المحاكاة. وترد مقاييس الأداء الرئيسية ذات الأهمية ووصفها في الجدول 1.
   1. لكل مشارك، احسب معدل النجاح باستخدام المعادلة (1) عن طريق أخذ النسبة المئوية عبر شروط المهمة. يتم تحديد التجارب الفاشلة من خلال معايير محددة مسبقا مبرمجة داخل جهاز المحاكاة الذي ينهي التجربة تلقائيا عند الهبوط بسبب اتجاه المستوى والسرعة الرأسية. قم بإجراء التحقق بعد المحاكمة للتأكد من أن هذا المعيار يتماشى مع القيود الفعلية للطائرة (على سبيل المثال ، يكون تلف / تحطم معدات الهبوط Cessna 172 واضحا عند السرعات الرأسية > 700 قدم / دقيقة [fpm] عند الهبوط).
      معدل النجاح = (1)
      ملاحظة: تشير قيم معدل النجاح المنخفضة إلى نتائج أسوأ لأنها مرتبطة بانخفاض في محاولات الهبوط الناجحة.
   2. لكل تجربة ، احسب وقت الانتهاء بناء على الطابع الزمني ، والذي يشير إلى أن الطائرة توقفت على المدرج (على سبيل المثال ، السرعة الأرضية = 0 عقدة).
      ملاحظة: قد لا يعادل وقت الإنجاز الأقصر دائما أداء أفضل. يجب توخي الحذر لفهم كيف من المتوقع أن تؤثر ظروف المهمة (مثل الرياح الإضافية وسيناريوهات الطوارئ وما إلى ذلك) على وقت الإنجاز.
   3. لكل تجربة ، حدد صلابة الهبوط بناء على السرعة الرأسية للطائرة (fpm) في الوقت الذي تهبط فيه الطائرة في البداية على المدرج. تأكد من أخذ هذه القيمة في نفس الطابع الزمني المرتبط بالتغيير الأول في حالة AircraftOnGround من 0 (في الهواء) إلى 1 (على الأرض).
      ملاحظة: تعتبر القيم التي تقع ضمن النطاق من -700 إطارا في الدقيقة إلى 0 إطارا في الدقيقة آمنة، حيث تمثل القيم الأقرب إلى 0 عمليات هبوط أكثر ليونة (أي أفضل). تمثل القيم السالبة السرعة الرأسية الهابطة. تمثل القيم الموجبة السرعة الرأسية الصاعدة.
   4. لكل تجربة ، احسب خطأ الهبوط (°) بناء على الفرق بين إحداثيات الهبوط والنقطة المرجعية على المدرج (مركز علامات 500 قدم). باستخدام النقطة المرجعية ، احسب خطأ الهبوط باستخدام المعادلة (2).
      الفرق = √((δ خط العرض) ² + (δ خط الطول) ²) (2)
      ملاحظة: تظهر القيم التي تقل عن 1 درجة لتكون^{طبيعية 5,15}. تشير القيم الكبيرة إلى خطأ هبوط أكبر مرتبط بنقاط هبوط الطائرات البعيدة عن منطقة الهبوط.
   5. احسب الوسائل عبر جميع المشاركين لكل متغير ناتج أداء لكل شرط مهمة. أبلغ عن هذه القيم.
2. بيانات الوعي بالحالة
   1. لكل تجربة ، احسب درجة SA بناء على درجات SART المبلغ عنها ذاتيا عبر الأبعاد العشرة ل SA¹⁷.
      1. استخدم استبيان SART¹⁷ لتحديد الإجابات الذاتية للمشاركين فيما يتعلق بالصعوبة الإجمالية للمهمة ، بالإضافة إلى انطباعهم عن مقدار موارد الانتباه المتاحة لديهم وإنفاقهم أثناء أداء المهمة.
      2. باستخدام مقياس ليكرت المكون من 7 نقاط ، اطلب من المشاركين تقييم تجربتهم المتصورة في أسئلة التحقيق ، بما في ذلك تعقيد الموقف ، وتقسيم الانتباه ، والقدرة العقلية الاحتياطية ، وكمية المعلومات وجودتها.
      3. اجمع هذه المقاييس في أبعاد أكبر لمتطلبات الانتباه (الطلب) والعرض الانتباهي (العرض) وفهم الموقف (الفهم).
      4. استخدم هذه التصنيفات لحساب مقياس SA بناء على المعادل (3):
         SA = الفهم - (العرض والطلب) (3)
         ملاحظة: تشير الدرجات الأعلى على المقاييس مجتمعة لتوفير مقياس للفهم إلى أن المشارك لديه فهم جيد للمهمة المطروحة. وبالمثل ، تشير الدرجات العالية في مجال التوريد إلى أن المشارك لديه قدر كبير من موارد الانتباه لتكريسه لمهمة معينة. في المقابل ، تشير درجة الطلب العالية إلى أن المهمة تتطلب قدرا كبيرا من موارد الانتباه لإكمالها. من المهم توضيح أن هذه الدرجات يتم تفسيرها بشكل أفضل عند مقارنتها عبر الظروف (أي الظروف السهلة مقابل الظروف الصعبة) بدلا من استخدامها كمقاييس قائمة بذاتها.
   2. بمجرد اكتمال جمع البيانات ، احسب الوسائل عبر جميع المشاركين لكل حالة مهمة (أي أساسية ، طارئة). أبلغ عن هذه القيم.
3. بيانات تتبع العين
   1. استخدم نصا برمجيا لدفعة تتبع العين لتحديد AOIs يدويا لاستخدامها في تعيين النظرات. سيفتح البرنامج النصي نافذة جديدة لاختيار إطار المفاتيح التي يجب أن تعرض بوضوح جميع هيئات الاهتمام الرئيسية التي سيتم تحليلها. قم بالتمرير خلال الفيديو واختر إطارا يعرض جميع AOIs بوضوح.
   2. باتباع التعليمات التي تظهر على الشاشة ، ارسم مستطيلا فوق منطقة من الإطار ستكون مرئية في جميع أنحاء الفيديو بأكمله ، فريدة من نوعها ، وتظل مستقرة.
      ملاحظة: الغرض من هذه الخطوة هو إنشاء إطار إحداثي "داخل الشاشة" يمكن استخدامه عبر تسجيل الفيديو لأن حركات الرأس تؤدي إلى تغيير موقع الكائنات في البيئة على مدار تسجيل الفيديو.
   3. ارسم مستطيلا لكل هيئة تصنيع للعوامل في الصورة، واحدا تلو الآخر. قم بتسميتهم وفقا لذلك. انقر فوق إضافة المزيد لإضافة AOI جديد واضغط على تم في آخر إصدار. إذا كانت النظرة تنسق أثناء هبوط تثبيت معين داخل مساحة الكائن كما هو محدد في إطار الإحداثيات "داخل الشاشة" ، فقم بتسمية هذا التثبيت بتسمية الهيئة العربية للتصنيع المعنية.
      ملاحظة: الغرض من هذه الخطوة هو إنشاء مكتبة من إحداثيات الكائنات التي يتم استخدامها بعد ذلك كمراجع عند مقارنة إحداثيات النظرة بالإحداثيات الموجودة على الشاشة.
      عادة ما يكون هناك 10 AOIs ، ولكن هذا يعتمد على كيفية تكوين جهاز محاكاة الطيران. قد تكون لوحة العدادات مختلفة. تماشيا مع العمل السابق^5،18 ، تستخدم الدراسة الحالية AOIs التالية: السرعة الجوية ، والموقف ، ومقياس الارتفاع ، ومنسق الدوران ، والعنوان ، والسرعة الرأسية ، والطاقة ، والنافذة الأمامية ، والنافذة اليسرى ، والنافذة اليمنى (انظر الشكل 1).
   4. دع البرنامج النصي يبدأ في معالجة AOIs وإنشاء بيانات التثبيت. يولد مؤامرة توضح المثبتات والتثبيتات على الفيديو.
   5. سيتم إنشاء ملفين جديدين: fixations.csv و aoi_parameters.yaml. سيكمل معالج الدفعات المعالجة اللاحقة لبيانات النظرة لكل تجربة وكل مشارك.
      ملاحظة: يتم سرد مقاييس تتبع العين الرئيسية ذات الأهمية في الجدول 2 ويتم حسابها لكل AOI لكل تجربة.
   6. لكل تجربة ، احسب مقاييس النظرة^{التقليدية 4,5} لكل AOI بناء على البيانات التي تم إنشاؤها في ملف fixation.csv.
      ملاحظة: هنا ، نركز على وقت السكون (٪) ، والذي يتم حسابه بقسمة مجموع التثبيتات لهيئة الاهتمام الخاصة بمقدار معين على مجموع جميع التثبيتات وضرب حاصل القسمة في 100 للحصول على النسبة المئوية للوقت الذي يقضيه في AOI معين. لا يوجد تفسير سلبي / إيجابي متأصل من أوقات السكون المحسوبة. إنها تعطي مؤشرا على المكان الذي يتم فيه تخصيص الاهتمام في الغالب. يدل متوسط فترات التثبيت الأطول على زيادة متطلبات المعالجة.
   7. لكل تجربة ، احسب معدل الوميض باستخدام المعادلة (4):
      معدل الوميض = إجمالي الوميض / وقت الإكمال (4)
      ملاحظة: أظهر العمل السابق أن معدل الوميض يرتبط عكسيا بالحمل المعرفي ^{2،6،13،19،20}.
   8. لكل تجربة ، احسب SGE باستخدام المعادلة (5)²¹:
      (5)
      حيث v هو احتمال عرض i^th AOI و V هو عدد AOIs.
      ملاحظة: ترتبط قيم SGE الأعلى بتشتت تثبيت أكبر ، في حين أن القيم المنخفضة تدل على تخصيص أكثر تركيزا للتثبيتات²².
   9. لكل تجربة ، احسب GTE باستخدام المعادلة (6)²³:
      (6)
      حيث V هو احتمال عرض i^th AOI ، و M هو احتمال عرض j^th AOI بالنظر إلى العرض السابق ل i^th AOI.
      ملاحظة: ترتبط قيم GTE الأعلى بمسارات فحص مرئية أكثر تعقيدا وأكثر تعقيدا لا يمكن التنبؤ بها، في حين أن قيم GTE المنخفضة تشير إلى مسارات فحص مرئية روتينية أكثر قابلية للتنبؤ.
   10. احسب الوسائل عبر جميع المشاركين لكل متغير إخراج لتتبع العين (والهيئة العربية للتصنيع عند الإشارة إليها) وكل حالة مهمة. أبلغ عن هذه القيم.

الجدول 1: متغيرات نتائج أداء المحاكاة. المتغيرات المعتمدة على أداء الطائرات وتعريفاتها.

الشكل 2: مسار رحلة سيناريو الهبوط. رسم تخطيطي ل (أ) اكتملت دائرة الهبوط في جميع التجارب و (ب) المدرج بعلامات 500 قدم التي تم استخدامها كنقطة مرجعية لمنطقة الهبوط (أي الدائرة البرتقالية المركزية). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: رسم خرائط منطقة الاهتمام. رسم توضيحي للبرنامج النصي الدفعي يوضح نافذة لاختيار الإطار. يتضمن اختيار الإطار الأمثل اختيار إطار فيديو يتضمن معظم أو كل مجالات الاهتمام المراد تعيينها. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: إنشاء منطقة الاهتمام تعيين الإحداثيات "داخل الشاشة". رسم توضيحي للبرنامج النصي الدفعي يوضح نافذة لتحديد إحداثيات "داخل الشاشة". تتضمن هذه الخطوة تحديد منطقة مربعة / مستطيلة تظل مرئية طوال التسجيل ، وتكون فريدة من نوعها للصورة ، وتظل ثابتة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: تحديد مجال الاهتمام المراد تعيينه. رسم توضيحي لنافذة البرنامج النصي الدفعي الذي يسمح بتحديد وتصنيف مجالات الاهتمام. الاختصار: AOIs = مجالات الاهتمام. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: معالجة البرنامج النصي الدفعي. رسم توضيحي للنص الدفعي الذي يعالج الفيديو والنظرة التي ترسم خرائط للتثبيتات التي تم إجراؤها طوال التجربة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 2: متغيرات نتائج تتبع العين. نظرة على المتغيرات المعتمدة على السلوك وتعريفاتها.

تأثير متطلبات المهام على أداء الرحلة
تم تحليل البيانات بناء على تجارب الهبوط الناجحة عبر الظروف الأساسية والطارئة. خضعت جميع المقاييس لاختبار t للعينات المزدوجة (العامل داخل الموضوع: حالة المهمة (أساسي ، طارئ)). تم إجراء جميع اختبارات t بمستوى ألفا محدد عند 0.05. تحطم أربعة مشاركين أثناء تجربة سيناريو الطوارئ ولم يتم تضمينهم في التحليلات الرئيسية لأن البيانات المتناثرة لا تسمح باستنتاجات ذات مغزى. جميع المتغيرات باستثناء معدل النجاح تفحص حصريا التجارب الناجحة.

أنتج معدل النجاح (٪) تأثيرا رئيسيا للحالة ، ر (23) = 2.145 ، ص = 0.043. على وجه التحديد ، أدت التجارب الطارئة (المتوسط = 83٪) إلى عمليات هبوط فاشلة (أي تحطم) أكثر بكثير من التجارب الأساسية (المتوسط = 100٪) (الشكل 7 أ). أنتج وقت (زمن) الانتهاء تأثيرا رئيسيا للحالة ، ر (19) = 8.420 ، ص < 0.001. تم الانتهاء من التجارب الطارئة بسرعة أكبر بكثير (المتوسط = 121 ثانية ، SD = 3.9) من التجارب الأساسية (المتوسط = 174 ثانية ، SD = 5.6) (الشكل 7 ب). أنتج خطأ الهبوط تأثيرا رئيسيا للحالة ، ر (19) = -2.669 ، ص = 0.015 ، η_ص² = 0.242. على وجه التحديد ، ارتبطت التجارب الأساسية بخطأ هبوط أقل بشكل ملحوظ (أي دقة هبوط أعلى) (المتوسط = 0.046 درجة ، SD = 0.010) مقارنة بالتجارب الطارئة (المتوسط = 0.216 درجة ، SD = 0.070) (الشكل 7 ج) ، والتي تضمنت شخصا واحدا هبط في الميدان بجوار المدرج. أخيرا ، لم تتغير صلابة الهبوط بشكل كبير بين الظروف (ص = 0.062) (الشكل 7 د).

الشكل 7: مقاييس أداء الطيران. النتائج التي توضح (أ) معدل النجاح (٪) ، (ب) وقت (زمن) الإنجاز ، (ج) خطأ الهبوط (°) ، و (د) صلابة الهبوط (fpm) للظروف الأساسية (التحكم) والطوارئ. انخفض معدل النجاح ووقت الإنجاز في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية. زاد خطأ الهبوط في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية. لم تكن صلابة الهبوط مختلفة بشكل كبير بين الظروف. الاختبار الإحصائي المستخدم: اختبار t للعينات المزدوجة. تمثل أشرطة الخطأ SEM. *p≤0.05 ، ** p≤0.01 ، ***p≤0.001. الاختصار: fpm = قدم / دقيقة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

مع زيادة صعوبة المهمة ، تأثر الأداء سلبا. كان هذا واضحا في الغالب من خلال تقليل خطأ الهبوط المتزايد ، بالإضافة إلى انخفاض SA الذاتي. لاحظ أن التقليل في وقت اكتمال الهبوط كان نتيجة لعدم كفاية الطاقة للمحرك من عطل المحرك ، مما أدى إلى تغيير ضروري في مسار الرحلة الذي قلل من مسار الرحلة بشكل كبير حتى تتمكن الطائرة من الهبوط على المدرج بأمان.

أثر متطلبات المهام على الوعي بالموقف
أنتجت الدرجات الذاتية من استبيان SART درجة SA عامة ، والتي أظهرت التأثير الرئيسي للحالة ، t (19) = 9.148 ، ص < 0.001. على وجه التحديد ، كانت درجات SA الذاتية أقل للتجارب الطارئة (المتوسط = 11.7 ، SD = 1.4) مقارنة بالتجارب الأساسية (المتوسط = 21.4 ، SD = 1.2) (الشكل 8 أ). كشف الفحص الدقيق للمكونات الفرعية لاستبيان SART أن عرض SA وطلب SA وفهم SA كلها أسفرت عن تأثير رئيسي للحالة (الشكل 8B-D). على وجه التحديد ، زاد إمداد SA بشكل كبير من الحالة الأساسية (المتوسط = 18.7 ، SD = 0.8) إلى حالة الطوارئ (المتوسط = 21.9 ، SD = 0.9) ، t (19) = -4.921 ، ص < 0.001. وبالمثل ، زاد الطلب على SA بشكل كبير من الحالة الأساسية (المتوسط = 8.1 ، SD = 1.5) إلى حالة الطوارئ (المتوسط = 19.3 ، SD = 1.8) ، t (19) = -10.696 ، p < 0.001. أخيرا ، انخفض فهم SA بشكل كبير من الحالة الأساسية (المتوسط = 10.7 ، SD = 0.4) إلى حالة الطوارئ (المتوسط = 9.0 ، SD = 0.6) ، t (19) = 3.187 ، p = 0.005.

الشكل 8: درجات الوعي بالموقف. النتائج التي تظهر (أ) الوعي الظرفي ، (ب) العرض في جنوب إفريقيا ، (ج) طلب جنوب إفريقيا ، و (د) فهم SA للظروف الأساسية (التحكم) والطوارئ. انخفض الوعي بالموقف وفهم SA في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية. زاد العرض والطلب في جنوب إفريقيا في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية. الاختبار الإحصائي المستخدم: اختبار t للعينات المزدوجة. تمثل أشرطة الخطأ SEM. *p≤0.05 ، ** p≤0.01 ، ***p≤0.001. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تأثير متطلبات المهام على سلوك النظرة
مقاييس النظرة التقليدية
أظهر وقت المكوث (٪) عبر العديد من AOIs التأثير الرئيسي للحالة (الشكل 9). أظهرت غالبية AOIs انخفاضا في وقت الإقامة من الحالة الأساسية إلى حالة الطوارئ بما في ذلك ، الموقف ، t (19) = 2.322 ، p = 0.031 ، مقياس الارتفاع ، t (19) = 2.822 ، p = 0.011 ، منسق الدوران ، t (19) = 2.698 ، p = 0.014 ، العنوان ، t (19) = 2.175 ، p = 0.042 ، السرعة الرأسية ، t (19) = 2.357 ، p = 0.029 ، ومقاييس الطاقة ، t (19) = 3.036 ، ع = 0.007. في المقابل ، زاد وقت مؤشر السرعة الجوية من الحالة الأساسية إلى حالة الطوارئ ، ر (19) = -2.376 ، ص = 0.029. لم يتم تعديل جميع AOIs الأخرى بشكل كبير حسب الحالة (جميع قيم p > 0.165). ويبين الجدول 3 متوسط وقت السكون والانحرافات المعيارية لجميع هيئات التصنيع الرئيسية.

الشكل 9: وقت المكوء. يتم عرض وسائل المجموعة للتغييرات المئوية لوقت المكوث (الطوارئ - الأساسية) لجميع مجالات الاهتمام العشرة. انخفض وقت السكون للموقف ، ومقياس الارتفاع ، ومنسق الدوران ، والتوجه ، والسرعة الرأسية ، ومقاييس الطاقة في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية (التحكم). زاد وقت السكون على مؤشر السرعة الجوية في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية. الاختبار الإحصائي المستخدم: اختبار t للعينات المزدوجة. تمثل أشرطة الخطأ SEM. *p≤0.05 ، ** p≤0.01 ، ***p≤0.001. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 3: قيم وقت المكوث (٪) حسب حالة المهمة. إحصائيات وصفية (متوسط ، انحراف معياري) تشير إلى قيم وقت المكوث (٪) لجميع مجالات الاهتمام في سيناريو رحلة التحكم ورحلة الطوارئ.

أظهر معدل الوميض تأثيرا رئيسيا للحالة ، ر (19) = -2.713 ، ص = 0.014 (الشكل 10). على وجه التحديد ، زاد معدل الوميض بشكل كبير من الحالة الأساسية (المتوسط = 0.354 وميض / ثانية ، SD = 0.192) إلى حالة الطوارئ (المتوسط = 0.460 وميض / ثانية ؛ SD = 0.285).

الشكل 10: معدل الوميض خلال الظروف الأساسية والظروف الطارئة. زاد معدل الوميض في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية (التحكم). الاختبار الإحصائي المستخدم: اختبار t للعينات المزدوجة. تمثل أشرطة الخطأ SEM. *p≤0.05 ، ** p≤0.01 ، ***p≤0.001. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

مقاييس النظرة المتقدمة
يتم الإبلاغ عن SGE و GTE والوسائل الطبيعية والانحرافات المعيارية لجميع AOIs عبر الظروف في الجدول 4. أظهر SGE و GTE انخفاضا كبيرا بين ظروف المهام الأساسية وحالات الطوارئ (الشكل 11) ، t (19) = 4.833 و 4.833 ، ps < 0.001 ، على التوالي.

الشكل 11: مقاييس الانتروبيا. (أ) إنتروبيا النظرة الثابتة (SGE) و (ب) إنتروبيا انتقال النظرة (GTE) في الظروف الأساسية (التحكم) والطوارئ. انخفض كل من SGE و GTE في حالة الطوارئ بالنسبة للحالة الأساسية. الاختبار الإحصائي المستخدم: اختبار t للعينات المزدوجة. تمثل أشرطة الخطأ SEM. *p≤0.05 ، ** p≤0.01 ، ***p≤0.001. الاختصارات: SGE = إنتروبيا النظرة الثابتة. GTE = إنتروبيا انتقال النظرة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 4: قيم الانتروبيا حسب الحالة. المتوسط (الانحراف المعياري) لجميع قيم الانتروبيا (البتات) عبر جميع ظروف المهمة (أي الأساسية والطوارئ).

مجتمعة ، تم الإبلاغ أيضا عن تغييرات كبيرة في سلوك النظرة بالتوازي مع التخفيضات الملحوظة في الأداء و SA. على وجه التحديد ، ارتبطت الاستجابة لحالة الطوارئ بانخفاض كبير في تخصيص الاهتمام نحو العديد من منظمات الاتصال العربية ، وهو ما كان واضحا من خلال الانخفاض في SGE (أي تشتت التثبيت) ووقت الإقامة الأقصر في عدد من منظمات الاتصال العربية (أي الموقف ، ومقياس الارتفاع ، ومنسق الدوران ، والتوجيه ، والسرعة الرأسية ، ومؤشرات الطاقة). من ناحية أخرى ، حظي مؤشر السرعة الجوية باهتمام أكبر بكثير حيث أصبح مصدرا رئيسيا للمعلومات لإدارة حالة الهبوط في حالات الطوارئ. مؤشر ضروري يساعد على تحديد سرعة الانزلاق المثلى لمنع الطائرة من التوقف²⁴. ارتبطت هذه التغييرات في تخصيص الانتباه أيضا بانخفاض تعقيد المسح (GTE) ، مما يشير إلى أن المشاركين تبنوا استراتيجية من خلال تحويل انتباههم نحو عدد أقل من AOIs بطريقة أكثر روتينية / يمكن التنبؤ بها. أثناء سيناريوهات الطوارئ ، من المتوقع حدوث هذه التغييرات في سلوك النظرة لأن بروتوكول إدارة مثل هذا الحدث يتطلب توجيه الانتباه بشكل أساسي إلى مقياس السرعة الجوية والمدرج (أي النافذة الأمامية / اليسرى). وتؤكد هذه البيانات أن معالجة المهام كانت صعبة بما يكفي للتأثير على أداء المهام وآليات معالجة المعلومات الداعمة. والأهم من ذلك ، أن نتائج سلوك النظرة توفر دليلا تجريبيا إضافيا على أن مسح المعلومات عبر AOIs في قمرة القيادة يتم تقليله أثناء ظروف المهام الصعبة على حساب قضاء المزيد من الوقت على هيئات التصنيع العربية التي لها أهمية أكبر لاتخاذ القرار وحل^{المشكلات 5،8،25،26}. هذه نتيجة حاسمة قد تشير إلى أن سيناريو الطوارئ هو مهمة مكتسبة جيدا حيث أدى العمل السابق باستخدام أحداث غير مؤكدة للغاية أثناء الطيران إلى نشاط استكشافي أعلى (أي SGE / GTE أعلى) عندما لم تكن المهام ممارسة أو مدربة بشكل جيد²⁷. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد كيفية تغيير سلوك النظرة ، وبالتالي تغيير معالجة المعلومات استجابة لعمليات التلاعب بهذه المهام في الطيارين المبتدئين أو أثناء محاولات الهبوط الفاشلة حيث قد لا تكون التغييرات الملحوظة في سلوك النظرة موجودة. قد تشير هذه النتيجة إلى أن الافتقار إلى الاهتمام الانتقائي يرتبط بأداء مهام ضعيفة أثناء الأحداث غير المؤكدة / غير المتوقعة.

تتيح طريقة تتبع العين الموضحة هنا تقييم معالجة المعلومات في بيئة محاكاة الطيران عبر جهاز تعقب العين القابل للارتداء. يوفر تقييم الخصائص المكانية والزمانية لسلوك النظرة نظرة ثاقبة لمعالجة المعلومات البشرية ، والتي تمت دراستها على نطاق واسع باستخدام نماذج معملية شديدة التحكم^4،7،28. يسمح تسخير التطورات الحديثة في التكنولوجيا بتعميم أبحاث تتبع العين إلى نماذج أكثر واقعية بدقة أعلى ، وبالتالي محاكاة الإعدادات الأكثر طبيعية. كان الهدف من الدراسة الحالية هو توصيف تأثيرات صعوبة المهمة على سلوك النظرة وأداء الطيران و SA أثناء سيناريو الهبوط المحاكي في الطيارين في الوقت المنخفض. طلب من المشاركين أداء مهمة الهبوط في ظروف قواعد الطيران المرئية عالية الوضوح (VFR) والتي تضمنت سيناريو هبوط أساسي وتلاعبا صعبا ، والذي كان مقدمة غير متوقعة لحالة طوارئ أثناء الطيران (أي عطل كامل للمحرك). كما هو متوقع ، أدى إدخال حالة طوارئ أثناء سيناريو الهبوط إلى أداء ملحوظ وتخفيضات في SA جنبا إلى جنب مع تغييرات كبيرة في سلوك التحديق. تتم مناقشة هذه الأساليب والنتائج والبصيرة المكتسبة من خلال تحليل سلوك النظرة حول معالجة المعلومات وأداء الطيران و SA أدناه.

وفيما يتعلق بالمنهجية، هناك عدة نقاط حاسمة ينبغي وضعها في الاعتبار، بما في ذلك تعديلات البروتوكول وأهمية البروتوكول فيما يتعلق بالمؤلفات. تم جمع بيانات تتبع العين جنبا إلى جنب مع المهام المعقدة المتعلقة بالطيران في جهاز محاكاة الطيران ALSIM AL-250 ، والذي يعتبر محاكيا عالي الدقة ولكنه ليس محاكي طيران كامل لأنه لا يحاكي الحركة أو الاهتزازات. لذلك ، قد لا تكون الطريقة قابلة للتطبيق بشكل مباشر على أجهزة محاكاة الطيران الكاملة حيث قد تؤثر الحركة والاهتزاز على جودة تتبع العين. تم تكوين جهاز محاكاة ALSIM ليكون ممثلا لطائرة Cessna 172 وتم استخدامه مع لوحة العدادات اللازمة (تكوين مقياس البخار) ، ونظام إلكترونيات الطيران / نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، ولوحة الصوت / الأضواء ، ولوحة الكسارة ، ووحدة التحكم في الطيران (FCU) (انظر الشكل 1). تعمل الطائرة المحاكاة بتردد أخذ العينات 30 هرتز وتم التحكم فيها باستخدام نير وذراع دواسة الوقود ودواسات الدفة. في هذا البروتوكول ، تم استخدام متتبع العين القابل للارتداء لتقييم التغيرات في سلوك النظرة (أي وكيل لمعالجة المعلومات) أثناء أداء سيناريو الهبوط الأساسي (الرؤية العالية [>20 ميلا] ، الرياح المنخفضة [0 عقدة]) ، وسيناريو الهبوط في حالات الطوارئ (الرؤية العالية [>20 ميلا] ، والرياح المنخفضة [0 عقدة] ، وفشل إجمالي غير متوقع في المحرك).

تطلبت التجربة الحالية من المشاركين إكمال ما مجموعه خمس تجارب هبوط: أربع تجارب أساسية وتجربة طارئة واحدة. ظل تسلسل هذه التجارب كما هو عبر المشاركين للتأكد من أن إدخال حالة الطوارئ أثناء الطيران لم يؤثر على سلوكيات النظرة الطبيعية التي تم التقاطها أثناء التجارب الأخرى ، والتي تضمنت تلاعبات أخرى كانت جزءا من تجربة أكبر². بالإضافة إلى الإحاطة التجريبية في بداية الجلسة ، تم تزويد المشاركين بتجربتين تدريبيتين قبل التجارب التجريبية للتعرف على قمرة القيادة. تم استخدام جهاز تعقب العين AdHawk MindLink (250 هرتز ، دقة مكانية <2 درجة ، كاميرا أمامية²⁹) في الدراسة الحالية ولكن يمكن استبداله بأي جهاز تعقب عين عالي الجودة ومتاح تجاريا ويمكن ارتداؤه. ومع ذلك ، يجب أن يكون لجهاز تعقب العين القابل للارتداء دقة مكانية تبلغ <2 درجة ، وكاميرا أمامية ، ومعدل أخذ عينات يبلغ 120 هرتز لتحديد خصائص حركة العين المتعلقة باكتشاف أحداث saccade /^{التثبيت بشكل صحيح 30}.

استنادا إلى العمل السابق الذي قام به أيالا^{وزملاؤه 2} ، فإن الكاميرا الأمامية مطلوبة لتوفير تسجيلات فيديو لبيئة المهمة ، والتي يتم استخدامها بعد ذلك لرسم خرائط النظرة عن طريق تركيب إحداثيات النظرة لتتبع العين. ثم تتم مقارنة هذه الإحداثيات بالإحداثيات المحددة يدويا لهيئات الاهتمام ذات الصلة بالمهام داخل خوارزمية رسم خرائط النظرة. يمكن أيضا استبدال جهاز محاكاة الطيران ALSIM بأشكال أخرى من محاكاة الطيران (أي محاكاة الطيران المستندة إلى الكمبيوتر)⁵. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن رسم خرائط AOIs يجب أن يكون متشابها عبر هذه البيئات للحماية من خطر أن يصبح رسم خرائط AOI المتنافرة متغيرا مربكا في نتائج النظرة. علاوة على ذلك ، استند رسم الخرائط المستخدم في العمل الحالي إلى معرفة أن هذه المساحات المحددة مسبقا ذات صلة بالسياق للطيار ، الذي يجب أن يركز نظره على مصادر المعلومات الهامة هذه من أجل تشغيل الطائرة بشكل آمن وناجح. تم اختيار بيئات تعقب العين والمحاكاة المختارة خصيصا لهذا العمل لأنها قدمت تقييما دقيقا لسلوك النظرة في بيئة بيئية عالية الدقة.

بالنسبة للنتائج ، يعرض العمل الحالي توصيف سلوك النظرة باستخدام متتبع العين القابل للارتداء الذي يستفيد من استخدام خوارزمية رؤية الكمبيوتر للمساعدة في رسم خرائط النظرة في بيئة محاكاة طيران غامرة عالية الدقة. يوفر تطبيق هذه الطريقة العديد من المزايا لتقييم سلوك النظرة وتغييرات معالجة المعلومات العامة في الإعدادات الطبيعية ، والتي تم توضيحها هنا. أولا ، يتجاوز البروتوكول التقييم القياسي لحركات العين في بيئة شاشة ثنائية الأبعاد في المختبر من خلال التقاط حركات الرأس والعين مجتمعة في مساحة ثلاثية الأبعاد^{غامرة 2،4،5}. ثانيا ، تفتقر معظم الدراسات التي أجريت في الفضاء ثلاثي الأبعاد إلى القدرة على إجراء تحليلات فعالة للنظرة بناء على^{AOIs المحددة 10،31،32}. هذا وثيق الصلة بالمهام الخاصة بالمجال في الحياة اليومية حيث توفر التحليلات القائمة على الهيئة العربية للتصنيع التي يتم إجراؤها هنا سياقا حاسما ضروريا للتفسير الصحيح للنتائج. جمعت الدراسة الحالية بيانات الأداء السلوكي ، وبيانات SA الذاتية ، وتتبع العين لتقديم تقييم شامل لكيفية ارتباط كل دفق بيانات بالوظائف المعرفية الأساسية مثل الانتباه واتخاذ القرار.

باستخدام هذا النوع من إطار التحليل متعدد الوسائط ، أظهرت العديد من الدراسات أن مقدار الوقت الذي يتم فيه توجيه النظرة نحو AOIs معينة متحيز نحو المناطق ذات المهام الحرجة التي تتطلب المزيد من موارد معالجة المعلومات ، والتي بدورها ترتبط بأداء المهمة الناجح^{4،5،7،33،34}. على غرار النتائج التي لوحظت في العمل الحالي ، تبين أن التناقص في الأداء المرتبط بزيادة صعوبة المهمة في المهام العصبية المعرفية (أي زيادة وقت الإكمال ، وزيادة وقت التخطيط ، وانخفاض دقة المهمة) ، فقد تبين جميعها أنها مرتبطة بزيادة كبيرة في تركيز موارد الانتباه (أي زيادات محددة في وقت المكوث وفترات التثبيت ، وانخفاض SGE / GTE) نحو AOIs الكثيفة معلوماتيا والتي كانت مهمة لإكمال المهمة^{بنجاح 4،7}.

يجب على المستخدمين أيضا مراعاة العديد من العناصر الحاسمة لبروتوكول تتبع العين الموصوف. أولا ، من المعروف أن تتبع العين هو طريقة تفحص بشكل غير مباشر التغييرات في معالجة المعلومات من خلال التحولات العلنية في الانتباه التي يتم التقاطها بواسطة مقاييس سلوك النظر. وبالتالي ، فإن الطريقة الحالية محدودة في مدى قدرتها على تحديد وفحص العمليات السرية التي قد لا ترتبط بتحولات صريحة في النظرة ولكنها قد تكون ذات صلة بكفاءة الأداء³⁴. ثانيا ، يظهر العمل الحالي أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لفهم كيفية ارتباط بعض المقاييس ، مثل معدل الوميض ، حقا بجوانب الإدراك البشري والعمل. على وجه التحديد ، اقترح العمل السابق أن معدل الوميض يرتبط عكسيا بصعوبة المهمة^{2،6،13،19،20}. ومع ذلك ، فإن العمل الحالي يقدم أدلة متناقضة على ذلك ، حيث تبين أن معدل الوميض يزداد في سيناريو الطوارئ (أي زيادة في صعوبة المهمة). نظرا لعدم وجود توافق في الآراء بشأن تفسير الوميض كمقياس بديل لصعوبة المهمة أو العبء المعرفي ، فإن هذا مجال يتطلب مزيدا من التحقيق لفهم الآليات الكامنة وراء الوميض ولماذا تتغير على الإطلاق عند تغيير متطلبات المهمة. يعد استكشاف معدل الوميض أمرا مهما لأن هذه الإشارة سهلة القياس نسبيا بتتبع العين. ومع ذلك ، يجب زيادة الفائدة والتطبيق على مهام العالم الحقيقي الأكثر تعقيدا. وبالمثل ، يتم تسجيل حجم حدقة العين عادة بواسطة أجهزة تتبع العين ويمكن أن يوفر نظرة ثاقبة لحمل العمل. ومع ذلك ، يمكن أن يكون تحليل وتفسير ديناميكيات حدقة العين أمرا صعبا لأن حجم حدقة العين يتأثر بالنصوع وحركات العين. لذلك ، ستكون هناك حاجة إلى إجراء معايرة إضافي وأدوات تحليلية لتحديد فائدة قياس التلميذ في هذا السياق. ثالثا ، استخدم النموذج الحالي جدولا زمنيا ثابتا للشروط أدى إلى اكتمال تجربة الطوارئ دائما في النهاية. كان هذا أساسا نتيجة لجمع البيانات كونه جزءا من دراسة أكبر فحصت التغيرات في معالجة المعلومات عبر مختلف الظروف^{البيئية 2}. كان من الممكن أن يغير سيناريو الهبوط الطارئ سلوك النظرة الطبيعي خلال ظروف الطيران البديلة هذه. وبالتالي ، لمنع أي تعديلات داخل الجلسة على سلوك التحديق بسبب التقديم المبكر لحدث غير مؤكد ، تم الانتهاء من سيناريو الطوارئ في نهاية جلسة التجميع.

على الرغم من أنه يمكن القول إن الافتقار إلى التوزيع العشوائي في تسلسل التجربة يمكن أن يؤدي إلى تأثير ممارسة، إلا أن النتائج الموضحة في العمل الحالي تظهر أنه من الواضح أن هذا ليس هو الحال حيث انخفض الأداء وSA، في حين أن التغييرات الهامة في النظرة أصبحت واضحة فقط في التجربة الطارئة الأخيرة وليس في التجارب الأساسية الأربع السابقة. أخيرا ، يعد الافتقار إلى التزامن الدقيق عبر أجهزة التجميع (مثل تعقب العين وجهاز محاكاة الطيران) مشكلة مستمرة فيما يتعلق بمحاذاة تدفقات البيانات لأداء الطيران وبيانات تتبع العين. على الرغم من أن العمل الحالي حاول إجراء مزامنة بين الجهازين عن طريق الضغط على أزرار البدء / التسجيل في نفس الوقت ، إلا أنه كان هناك دائما احتمال أن يصبح الخطأ البشري وتباين التحكم في المحرك العادي في ضغطات الأزرار مصدرا لأخطاء التزامن التي يجب مراعاتها. هذا يحد من مدى إمكانية فحص الحالات الطارئة الزمنية بين حركات وأفعال العين المحددة بالطريقة الحالية وهو نقص تكنولوجي يتطلب مزيدا من التطوير.

ربطت التطبيقات النموذجية لطرق تتبع العين التغييرات في معالجة المعلومات بالعديد من الاضطرابات الصحية (مثل إصابات الدماغ الرضحية ، والفصام ، ومرض باركنسون) ^{7،32،35،36} واستخدمت سلوك النظرة لإلقاء نظرة ثاقبة على تطوير طرق التقييم والتدريب. تهدف التطبيقات الأخيرة إلى استخدام تتبع العين لتعزيز نوع التغذية الراجعة التي يتلقاها المتدربون عبر العديد من المجالات (مثل الطب والطيران)^2،10. تعمل القدرة المحسنة لأجهزة تتبع العين القابلة للارتداء والتحليلات المستندة إلى الهيئة العربية للتصنيع على تحسين المعلومات السياقية المقدمة للباحثين وتطبيقات الصناعة على حد سواء. على سبيل المثال ، في البيئات عالية الدقة ، يسمح التحليل المحسن بالتحديد الدقيق لما يهتم به الأفراد بشكل علني ، ومتى ، ومدى فعالية معالجة^{المعلومات 2،15}. ومع ذلك ، فإن فائدة استخدام الطريقة كوسيلة لتحديد كفاءة المهارة أو مستوى الخبرة في البيئات الطبيعية لم يتم استكشافها على نطاق واسع بعد. لذلك ، يمكن اعتماد طرق سلوك النظرة المعروضة في المخطوطة الحالية في الدراسات المستقبلية لتقييم الأداء خلال سيناريوهات أخرى يتم تنفيذها في جهاز محاكاة طيران بلا حراك ، على سبيل المثال ، إدارة الاتصالات مع مراقبة الحركة الجوية ، والتعافي من أكشاك انقطاع التيار الكهربائي ، وحريق المحرك ، وحالة التنقل). من المحتمل أن ترتبط القدرة على الأداء الجيد في هذه السيناريوهات بسلوك النظرة الفعال ، والذي قد يوفر مقياسا موضوعيا لمعالجة المعلومات.

أحد القيود المهمة على تطبيقات التدريب والتقييم هو الحاجة إلى دراسات واسعة النطاق عبر مستويات مختلفة من تجربة الطيران لتحديد الموثوقية والنطاقات المعيارية ، كما تم القيام بحركات العين الأبسط في التجارب المعملية شديدة التحكم للوظائف العصبية والمعرفية^{الأساسية 37،38}. علاوة على ذلك ، ستستفيد تطبيقات التدريب والتقييم الصناعية من فهم معزز لكيفية توزيع النظرة من خلال بيئة المهام وكيف تتغير أثناء أداء المهمة ، لا سيما في أصحاب الأداء المتفوق. يتمثل أحد الاحتمالات المثيرة في الجمع بين تتبع العين وأنظمة التقاط الحركة ، والتي يمكن استخدامها لتحديد الإجراءات الحركية التي تم إنشاؤها أثناء مهمة معينة. على سبيل المثال ، ثبت أن تقلب الحركة هو مؤشر على تنمية المهارات³⁹. قد توفر محاذاة بيانات التحكم الحركي مع بيانات تتبع العين دعما أكبر لتقييم كفاءة المهارة طوال التدريب. على هذا النحو ، يوفر هذا فرصة فريدة لتطوير طريقة تحليلية شاملة لتقييم واكتساب نظرة ثاقبة للتفاعلات الديناميكية بين العمليات الإدراكية والمعرفية والحركية الكامنة وراء الأداء البشري والتعلم.

في الختام ، بحثت هذه الدراسة في فائدة خوارزمية تعقب العين القابلة للارتداء ورسم خرائط النظرة في توصيف سلوك النظرة أثناء مهمة طيران محاكاة. كانت صناعة الطيران رائدة في استخدام التدريب على المحاكاة لأكثر من أربعة عقود. تعد المحاكاة مكونا ضروريا للتدريب على الطيران لأنها تسمح للطيارين بالتدرب في بيئة آمنة وخاضعة للرقابة دون تعريض أنفسهم للخطر. وتوفر منظمة الطيران المدني الدولي، وهي وكالة تابعة للأمم المتحدة تنسق الملاحة الجوية الدولية والنقل الجوي، مبادئ توجيهية لاستخدام أجهزة المحاكاة لتدريب الطيارين، التي تستخدم بشكل روتيني في تدريب الطيران من البداية إلى الطيارين التجاريين. مع تراكم الأدلة البحثية ، يمكن دمج تتبع العين وأجهزة القياسات الحيوية الأخرى في بيئات محاكاة الطيران لتعزيز فعالية التدريب. على وجه التحديد ، كانت طريقة تتبع العين المعروضة هنا مفيدة في تحديد التغييرات في سلوك النظرة ، والتي قدمت نظرة ثاقبة للتغييرات في معالجة المعلومات المرتبطة بالاستجابة لحالات الطوارئ أثناء الطيران وإدارتها. أشارت مقاييس النظرة إلى تغيير واضح في تخصيص الانتباه. على وجه التحديد ، أظهر وقت السكون و SGE و GTE تركيز الاهتمام نحو عدد أقل من هيئات الاهتمام ذات الصلة بالمشكلة. والجدير بالذكر أن خوارزمية رسم خرائط النظرة وجهاز تعقب العين القابل للارتداء هما تقنية ناشئة نسبيا ، وبالتالي ، يجب استخدامها وتطويرها بشكل أكبر في العمل المستقبلي ، نظرا للقيود المعروفة في التزامن عبر أجهزة جمع الأجهزة المتعددة.

لا توجد مصالح مالية متنافسة.

يتم دعم هذا العمل جزئيا من خلال منحة الدراسات العليا الكندية (CGS) من مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة (NSERC) في كندا ، ومنحة الاستكشاف (00753) من صندوق الحدود الجديدة في البحوث. أي آراء أو نتائج أو استنتاجات أو توصيات يتم التعبير عنها في هذه المادة هي من المؤلف (المؤلفين) ولا تعكس بالضرورة آراء الجهات الراعية