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SafeTRANS Gespräche

„Mensch und Maschine werden in Zukunft ein Team.“

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Durch immer leistungsfähigere Assistenzsysteme wird die Steuerung von Verkehrsmitteln zunehmend eine Frage der Beherrschung von elektronischen und Software-basierten Systemen. Damit Assis­tenzsysteme die Sicherheit und den Komfort erhöhen, sind zwei große FuE-Bereiche der Mensch-Maschine-Interaktion besonders spannend: Wie binden wir bei der Entwicklung dieser hochkom­plexen Systeme den Faktor Mensch möglichst frühzeitig und effizient ein? Und wie sollten intuitive Benutzeroberflächen gestaltet sein? Dr. Andreas Lüdtke, Experte für Human-Centred Design am OFFIS, sieht einen Paradigmenwechsel von der Mensch-Maschine-Interaktion (MM-Interaktion) hin zur Mensch-Maschine-Kooperation, der Auswirkungen auf beide Fragen hat.

Herr Dr. Lüdtke, das Thema MM-Interaktion ist seit den 1990er Jahren verstärkt in den Fokus der Forschung gerückt. Was sind Ihrer Meinung nach wichtige Meilensteine der letzten Jahre?
Andreas Lüdtke: Es gibt einige bedeutende Meilensteine. Drei davon möchte ich nennen: Erstens, die wachsende industrielle Bedeutung der MM-Interaktion. Zweitens, die ingenieursmäßige Vorgehensweise bei der Entwicklung dieser Systeme. Und drittens, die Entwicklung hin zu einer Kooperation zwischen Mensch und Maschine.
Zum ersten Punkt: Neben den technischen Neuerungen rückt der Faktor Mensch zunehmend in den Mittelpunkt. Analysen, wie die technischen Systeme auf den Menschen wirken, und wie insbesondere die MM-Interaktion gestaltet werden kann, gewinnen gegenüber dem technisch Machbaren an Bedeutung. Die Sichtweise, bei der der Mensch als „Schwachstelle“ möglichst weit aus dem Geschehen herausgenommen werden sollte, ist obsolet, da sich gezeigt hat, dass in nicht vorhersehbaren Situationen - die es immer geben wird - der Mensch dem Computer überlegen ist. Technische Systeme sind dagegen vorteilhaft bei vorhersehbaren Abläufen, die vollständig spezifiziert werden können.
Damit kommen wir zum zweiten Meilenstein: Mit der Bedeutungszunahme der MM-Interaktion geht eine ingenieursmäßige Vorgehensweise für die Einbindung des Menschen in Modelle und Prozesse einher. Dies beinhaltet - wie es bei der Systemfunktionalität längst Standard ist - die systematische oder formale Aufstellung der menschlichen Anforderungen, deren Spezifizierung, die Entwicklung eines entsprechenden menschzentrierten Systementwurfs und das anschließende Testen mit menschlichen Operateuren.
So können immer leistungsfähigere Systeme gebaut werden, die eine Kooperation von Mensch und technischem System ermöglichen. Die Interaktion wird also zu einer Kooperation erweitert. Im Unterschied zur Interaktion, bei der der Mensch die Maschine zur Bewältigung einer Aufgabe bedient, ist bei der Ko­operation die Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Maschine dynamisch - sie bilden ein Team. Das setzt ein gegenseitig „Verständnis“ voraus (Was kann der Mensch/die Maschine situativ leisten? Welches Ziel verfolgt der Mensch/die Maschine?). Bei einer MM-Kooperation passen sich die Verantwortlichkeiten von Fall zu Fall an. Die Maschine steuert, um den Mensch zu entlasten, und der Mensch übernimmt die Steuerung, wenn die Grenzen der Maschine erreicht sind. Auf technischer Seite begünstigen Lernalgorithmen der Assistenzsysteme ein „Hineindenken“ in den Menschen sowie ein „Vorausdenken“.

Welche Bedeutung hat die MM-Interaktion für die Industrie?
Sie ist für die Industrie sehr wichtig, denn die Assistenzsysteme werden immer stärker auf die Zielgruppe zugeschnitten und die Ansprüche der Individualisierbarkeit steigen. Dazu seien die Stichwort Internationalisierung und Globalisierung der Märkte genannt. Die steigende Komplexität hat wiederum Auswirkungen sowohl auf die Entwicklungsprozesse, bei denen der Faktor Mensch zunehmend modelliert wird, als auch auf die Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle.

Welche Änderungen ergeben sich im Entwicklungsprozess für moderne Assistenzsysteme?
Die Systeme, die entwickelt und getestet werden müssen, werden immer komplexer, weil moderne Assistenzsysteme immer mehr Aufgaben übernehmen und zunehmend individuell anpassbar sind. Die Anzahl der Situationen, die auf Sicherheit untersucht werden müssen, nehmen exponentiell zu und der Evaluationsaufwand steigt. Heute testet und evaluiert man hauptsächlich mit menschlichen Probanden. In Zukunft werden wir aber Evaluierungen und Tests mit Hilfe von Modellen des kooperativen MM-Systems durchführen. Modelle, wie sie aktuell in den europäischen FuE-Projekten D3CoS und HoliDes erforscht werden.

Wie können die in FuE-Projekten entwickelten Demonstratoren leichter in die industrielle Anwendung überführt werden?
Wenn ein FuE-Projekt Einfluss auf die industrielle Gestaltung nehmen möchte, ist es wichtig, die industriellen Standards und rechtlichen Rahmenbedingungen zu kennen und zu berücksichtigen. Dafür muss im Projekt eine Phase zur Erhebung der industriellen Anforderungen und des Bedarfs vorgesehen sein, um den Innovationsbedarf zu ermitteln. Das ist nur im Dialog zwischen industrieller und akademischer Forschung möglich. Die Industrie muss klar und präzise spezifizieren, was sie benötigt bzw. was dem Markt zugemutet werden kann, und die akademischen Forschungspartner analysieren die Machbarkeit und helfen bei der technologischen Umsetzung. Das klingt in der Theorie leichter als es in der Praxis ist, denn die industrielle und akademische Welt sind sehr verschieden. Die Kommunikation in Verbundprojekten braucht viel Zeit und Geduld.
Bei langfristigen Zielen kann es aber auch vorteilhaft sein, sich von industriellen Anforderungen zu lösen. Ein Beispiel bietet die Fahrerzustandserkennung im Automobil, wo neben Blickbewegungen und biometrischen Messungen auch an neuronalen Messungen geforscht wird. Es gibt bereits interessante Ergebnisse, die aber für die Industrie kurzfristig weniger von Interesse sind, auf längere Sicht aber sicherlich zu Innovationen und Neuerungen führen werden. Die akademische Forschung nutzt hier ihren Freiraum, um aufzuzeigen, was mittel- und langfristig möglich ist.

Wie kann man die Verfügbarkeit von Ergebnissen aus öffentlich geförderten FuE-Projekten nachhaltig verbessern?
Oft stehen Ergebnisse aus Forschungsprojekten nach deren Abschluss nicht mehr zur Verfügung. Um dieses Problem zu beheben, ist die Vorgehensweise von ARTEMIS, eine Reference-Technology-Platform (RTP) zu etablieren, die grundlegende Ergebnisse aus FuE-Projekten bündelt, ein sehr guter Ansatz. Mit der RTP können Standards zur Inter­operabilität für Methoden, Techniken und Werkzeuge gesetzt werden, die es ermöglichen, Ergebnisse aus unterschiedlichen Projekten zu kombinieren sowie Daten, Modelle und Werkzeuge aneinanderanzuknüpfen bzw. auszutauschen. Je offener eine solche Plattform ist, umso nachhaltiger lassen sich die Ergebnisse auch von Institutionen außerhalb der Projekte verwerten und desto breiter werden sie angewendet.
Aus Sicht industrieller Endanwender bietet die RTP eine Referenz bei der Auswahl von Modellen, Methoden und Prozessen zur Entwicklung von sicherheitskritischen eingebetteten Systemen, und für Werkzeughersteller bildet die Plattform eine Art Marktplatz mit Beispiel-Use-Cases für Werkzeugdemonstrationen.
Das im Mai 2013 gestartete FuE-Projekt HoliDes entwickelt die in D3CoS aufgebaute Human-Factor-Methode  inhaltlich und im Hinblick auf Interoperabilität weiter. HoliDes baut damit eine RTP für Human-Factor Methoden, Techniken und Werkzeuge auf, die mit der ­CESAR RTP kombinierbar bzw. integrierbar ist.

Abschließend noch eine Frage zur Durchführung von Projekten: Haben Sie drei Ratschläge für erfolgreiches Projektmanagement parat?
Erstens: Eine offene Kommunikation ist eine Grundvoraussetzung für erfolgreiche Projekte. Dies schließt die Aufstellung eines entsprechenden Meeting-Plans, von Telefonkonferenzen und Face-to-Face-Meetings ein, um die Partner einander nahezubringen. Zweitens sollte das Projektziel immer wieder klar kommuniziert werden. Bei Zwischenschritten sollte man aufzeigen, inwiefern die laufenden Aktivitäten zum Erreichen der Ziele beitragen und andererseits darauf aufmerksam machen, wenn gewisse Aktivitäten nicht zum Ziel beitragen. Und drittens: Stets die Ruhe bewahren!

Vielen Dank für das Gespräch!

Andreas Lüdtke

Dr. Andreas Lüdtke leitet die Gruppe Human-Centered Design in der Abteilung Verkehr im Oldenburger Forschungs- und Entwicklungsinstitut für Informatik OFFIS.