Progetti ARTEMIS-JU CAMMI & D3CoS

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1 Progetti ARTEMIS-JU CAMMI & D3CoS Cognitive Adaptive Man Machine Interface for Cooperative Systems 19 Settembre 2012 ENAV ACADEMY Forlì (IT) Magda Balerna 1

2 ARTEMIS JU Sub Project 8: HUMAN Centred Design I progetti ARTEMIS-JU CAMMI e D3CoS sviluppano tecnologie per sistemi interattivi multimodali intelligenti applicabili specialmente a utenti, con capacità di interazione con sistemi contesto-consapevoli e adattabili. Le applicazioni sono state focalizzate a sistemi di HMI manned e unmanned. Le innovazioni tecnologiche hanno permesso progressivamente l'introduzione di sistemi di assistenza automatizzati e avanzati che conducono a un'interazione complessa tra individuo e automazione che si è dimostrata causa,inmolticasi,dinuovitipidierroriumani. Si è riconosciuto che l'automazione da sola non può risolvere i problemi ed il problema cruciale è come realizzare un livello adeguato della cooperazione di uomo-macchina con una giusta condivisione dell autorità.

3 ARTEMIS-JU (Call 2008): CAMMI: Project Coordinator - (Cognitive Adaptive Man Machine Interface) FALCO Sistema Tattico UAV, per sorveglianza e per missioni si sicurezza e ricognizione. Normalmente in operazione. Mirach100/5 Il Mirach 100/5 è un target utilizzato per missioni di addestramento in scenari multi-aereo e di elevate prestazioni.

4 CAMMI In CAMMI sono stati sviluppati 10 diversi prototipi : Prototipo di MMI : 5 EFIS: Dominio dell avionica Manned GCS: Dominio dell avionica Unmanned CEnT: Applicazioni nel dominio di Protezione civile AAA: Dominio Automotive AAA: Dominio Agricoltura Sensori prototipo: 3 Sensori Contactless Sensori Fisiologici Sensori di Task Activities Altri prototipi: 2 Prototipo di CSA (Cognitive Supervisor Agent) Ambiente Virtuale 3D per la simulazione

5 Base di Certificazione del FALCO La base di certificazione del Falco è stata definita a partire dalla CS-VLA ed integrando i requisiti della CS-23. SC D-771 SC D-773 SC D-775 CS VLA 777 CS VLA 779 CS VLA 781 CS VLA 1141 CS VLA 1143 SC E-1145 SC F SC F-1321 SC F-1322 SC F-1326 SC F-1331 SC F-1335 SC F-1361 SC F-1381 SC G-1523 CS VLA 1525 SC G-1541 SC G-1543 SC G-1545 CS VLA 1549 CS VLA 1551 SC G-1553 CS VLA 1555 SC G-1559 CS VLA 1581 Pilot Compartment- (a) Pilot Compartment View- all Windshields- (b) Cockpit Controls- all Motion and Effect of Cockpit Controls- all Cpckpit Control Knob Shape- all General (Powerplant Controls)- all Engine Controls - all Ignition Switches - all- Equipment systems and Installation- (b),(d) Arrangement and Visibility- all Warning,Caution,and Advisory Lights - all Pitot Heat Indication System- all Instruments using a power source - (a) Flight Director System- all Master Switch Arrangement - (b) Instrument Light- all- Minimum Flight Crew- all Kinds of Operations- all General (Markings and Plakards)- all Instrument Markings-General- all Airspeed Indicator- all Powerplant Instruments- all Oil Quantità Indicator- all Fuel quantity Indicator- all Control Markings- all Operating Limitations Placards- all General (Aircraft Flight Manual)- (a) Sinossi Handling Warning Cockpit controls Control markings View Function and Installation Electronic display Electronic equipment

6 Strategie di Mitigazione 1. Modifica dell interazione Questa modalità è focalizzate al modo con cui l operatore umano interagisce con il sistema. Si realizza al livello di user interface con la capacità di modificare solo alcune modalità di rappresentazioni delle informazioni. 2. Gestione dei Task Questa strategia deriva dalla capacità che il sistema ha di supportare persone che operano in ambienti multi-tasking. Tipicamente il livello di automazione è basso, e l operatore mantiene la responsabilità dell esecuzione dei task e l automazione è usata essenzialmente per attivare prontamente l operatore ad attivare certi task e non altri. 3. Assistenza dell Automazione Questa strategia è orientata ad attivare un più alto livello di automazione dove l operatore e l automazione assieme dividono la capacità di eseguire un task. Quanto detto richiede un cambio di iterazione tra l operatore e l automazione. Un sistema adattivo può variare l allocazione delle funzioni tra operatore e automazione. 4. Consegna a Task Automatici Questa strategia è basata sulla rimozione della responsabilità del task dall operatore, quindi determina una significativa variazione della divisione del lavoro tra l operatore e l automazione. Questo implica un livello di automazione più alto e una più bassa interazione con l operazione: l automazione rileva l intero task eseguito dall operatore.

7 Risultati 1. Metodo Capacità di ricondurre HMI dei differenti domini a sistemi dalla stessa architettura basatasuaunapartepeculiareopiattaformaedallapartecomunecheapartiredal contesto e dallo stato sulla base del workload valutato identifica la strategia di mitigazione, utilizzando metodi di verifica e test comuni. 2. Valutazione L'efficacia di tenere il carico di lavoro sotto una soglia di accettabilità per tutti i domini considerati da CAMMI. Punta a dimostrare che in un approccio jointcognitive quando il carico di lavoro aumenta superando la capacità dell'operatore è mitigato attraverso la delega di compiti ad agenti autonomi. 2. Mitigazione I metodi di valutazione dello stato cognitivo mediante sensori e l impiego delle strategie di mitigazione ha permesso di meglio utilizzare le risorse cognitive degli operatori migliorando le prestazioni nei task primari e riducendo lo stato di workload percepito.

8 ARTEMIS-JU (Call 2010): D3CoS: Partner No Designing Dynamic Distributed Cooperative System. Mini/Micro UAS Include ASIO Mini UAS & Spyball Micro UAS

9 D3CoS 1. Allocazione dinamica dei Task Progetto ARTEMIS che si può considerare un follow-up di CAMMI. Applicabilità a differenti domini (avionico Manned, Unmanned, Automotive) compreso il Maritime. La allocazione dei task è effettuata sulla base del dominio. 2. Architettura Distribuita Schema di rappresentazione dei domini organizzata per categorie e basate sulle proprietà degli oggetti coinvolti. 2. Sistema Cooperativo D3CoS mette a disposizione dei metodi comuni, a tutti i domini, per il controllo, il protocollo, la navigazione.

10 D3CoS: Applicazione UAS Scenario 2 principali casi d uso 1. Assistenza in incidenti 2. Assistenza nel rilevo di Disastri Alluvioni Terremoti Slavine Identificazione di MTT (Methods, Techniques, Tolls)

11 D3CoS : Methods Tools and Techniques: 1. Metodi Criteri e regole per l impego nei cicli del progetto delle techniques messe a disposizione dai partner. 2. Tools Strumenti comuni utilizzati dai partner industriali nei cicli del progetto. Gli strumenti sono specializzati per i singoli domini e messi a disposizione da partner legati alla ricerca. 2. Techniques Criteri e regole per l impego nei cicli del progetto dei tools messi a disposizione dai partner.

12 Archetipi da implementare 1. Guida e navigazione Controllo di velivolo multiplo e autonomo. Le strategie di guida sono elaborate per valutare la capacità di ricognizione sulla base di sensori imbarcati e sono validate con a rig con hardware-in-the-loop. Metodi di controllo di traiettorie per ottimizzare la mappatura del territorio. 2. Controllo d assetto in formazione Controllo dell assetto, analisi di stabilità, in presenza perturbazioni in configurazioni leader-follower, dove il leader esegue la missione e i follower si riferiscono a questo ultimo. Metodi di separazione traiettorie. Presenza di perturbazioni/minacce. 3. Metodi adattativi Operazioni accurate e stabili per riorganizzare velocemente l osservazione sulla base di nuovi obiettivi di missione. Metodi per gestire la ridistribuzione delle attività in caso di: failure di uno o più elementi dello sciame; Implentazione della click& go capability. 4. Modelli di cooperazione Simulazione e analisi di intervento di agenti cooperanti e non cooperanti. Modello predittivo per il controllo di velivoli multipli in presenza di link-loss.

13 Sviluppo 1. Modelli e simulazione Definizione dei requisiti. Modelli e simulazione di sistemi cooperativi incluso la simulazione del modello umano. Valido per il primo ciclo di sviluppo. 2. Rig verifiche e test Rivisitazione dei requisiti. Modelli e simulazione di sistemi integrati e test con hardware-in-the-loop. Valido per il secondo ciclo di sviluppo. 3. Dimostrazione Integrazione del sistema e dimostrazione dei requisiti. Valido per il secondo ciclo di sviluppo.

14 HMI Valutazioni di Usabilità 1. Cognitive walkthrough Dall utilizzando modelli di comportamento umano si identificano problemi progettazione. 2. Valutazione Euristica Intervento di esperti che esamineranno (usandolo) il sistema secondo criteri di valutazione predefiniti. 3. Hierarchical Task Analysis Scomposizione del compito in obiettivi, ovvero lo scopo dei compiti, operazioni, ovvero i comportamenti e piani ovvero decisioni e sequenzializzazione delle operazioni 4. Predictive Human Error Analysis A ciascun livello della gerarchia si associano i possibili errori che l operatore può compiere al quel livello.

15 Valutazione di Workload & Stress Valutazione nelle fasi di sviluppo, sulla base di un protocollo messo a disposizione dall Università di Modena e Reggio Emilia, partner di progetto 1. Single-Agent Luglio Multi-Agent Gennaio Swarm Multi Active Agent Luglio 2013.

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17 Grazie per la vostra attenzione

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