Das „Automatisierungs-Paradoxon“ in sicherheitskritischen Bereichen versetzt menschliche Bediener in eine überwachende Rolle, wodurch ihre Fähigkeiten beeinträchtigt werden, während sie gleichzeitig weiterhin als letzte kognitive Sicherheitsvorkehrung bei kritischen Ereignissen fungieren müssen. Dies erfordert neue Methoden zur Überwachung des kognitiven Zustands des Bedieners, doch die Forschung wird durch eine „Fidelity-Lücke“ behindert. Hochpräzise Simulatoren sind oft nicht zugänglich, während zugängliche, weniger präzise Tools möglicherweise keine verallgemeinerbaren Ergebnisse liefern, was einen neuen Ansatz für die simulatorbasierte Forschung erforderlich macht. Diese Dissertation befasst sich mit dieser Lücke, indem sie das Konzept des psychophysiologischen Realismus vorschlägt und validiert, ein Kriterium für die Validität von Simulatoren, das darauf basiert, ob eine Umgebung für das kognitive und autonome Nervensystem eines Bedieners realistisch wirkt. Der zentrale methodische Beitrag ist ein Rahmenkonzept für die Ausstattung zugänglicher Simulationsplattformen mit multimodalen Sensorsuiten, wodurch diese zu validen wissenschaftlichen Instrumenten für die Bewertung des Zustands und Verhaltens von Bedienern werden. Die Forschung wurde in vier empirischen Studien durchgeführt. Zunächst wurde die Machbarkeit des Ansatzes durch die Ausstattung eines webbasierten Notfall-Dispatch-Simulators (LstSim) nachgewiesen, der psychophysiologische Reaktionen auf Stress erfassen konnte. Diese Methode wurde anschließend validiert, indem objektive Atemdaten, die unter hoher Belastung um 13,08% anstiegen, mit NASA-TLX-Arbeitsbelastungswerten korreliert wurden, wodurch bestätigt wurde, dass der Simulator die kognitive Belastung zuverlässig messen kann. Die Skalierbarkeit des Rahmens wurde anschließend durch die Verallgemeinerung der Methodik auf eine Flugsicherungssimulation (ATC) mit einer erweiterten, integrierten Sensorsuite demonstriert. Um schließlich die Verhaltensgenauigkeit zu bewerten, wurde in einer Studie, in der die Bewegungen von Radfahrern in einem Virtual-Reality-Simulator (VR) mit denen in der realen Welt verglichen wurden, eine „Genauigkeitslücke” empirisch quantifiziert. Dabei zeigte sich, dass zwar die grundlegenden biomechanischen Eigenschaften gut übertragen wurden, jedoch erhebliche Abweichungen bei den übergeordneten Kontrollstrategien und emotionalen Reaktionen auftraten. Insgesamt liefert diese Forschung eine integrierte Methodik, die die objektive Messung des kognitiven Zustands eines Bedieners in einem Simulator mit der quantitativen Bewertung der Verhaltensgenauigkeit dieser Umgebung verbindet. Das Framework liefert die sensorischen Eingaben für die Entwicklung adaptiver Schnittstellen, ermöglicht ein zustandsbewusstes Training und unterstützt einen evidenzbasierten Ansatz für die Entwicklung ergonomischer Systeme in sicherheitskritischen Bereichen.
Jonas Pöhler (Fri,) studied this question.