アイトラッキングによる航空安全性とデザインの向上

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上海交通大学（SJTU）デザイン学部のジー・フー教授は、インテリジェント・イノベーション・デザイン・ヒューマンファクター＆エルゴノミクス・ラボラトリーを率いている。ヒューマンファクター研究に特化したこの研究室は、主に航空に焦点を当てています。トビーのアイトラッキング技術によって、研究者たちは将来のフライトデッキデザインやパイロット訓練プログラムを形作る可能性のある新しい洞察を発見しました。

ヒューマンファクター研究によるフライトデッキの安全性向上

技術が進歩し、人間中心設計の原則が進化するにつれて、アイトラッキング技術が民間航空機のフライトデッキデザインの最適化に使われることが多くなっている。インテリジェント・イノベーション・デザイン人間工学研究室の博士候補生Yaxue Zuoは、以下のようなアイトラッキング技術を使用しました。 Tobiiプログラスと トビー・プロ・ラボを使用し、飛行中のパイロットの視覚的注意を研究しました。

飛行中、パイロットは計器、外部環境、コックピットからの急速に変化する膨大な情報を同時に処理しなければならない。効果的な注意配分は飛行の安全にとって極めて重要である。アイトラッキング技術により、研究者は複雑なタスクや環境におけるパイロットの集中力や注意力の配分を分析することができる。Zuo氏は、これまでの研究は主にパイロット・フライング（PF）の役割に焦点が当てられており、パイロット・モニタリング（PM）の役割にはあまり焦点が当てられていなかったと指摘した。

シミュレーション環境におけるリアルタイム・アイトラッキング・データの取得

このギャップを埋めるために、ズオと彼女のチームは、平均飛行時間3,171.7時間の経験豊富な10人のA320パイロットを対象に、フルモーションフライトシミュレータで模擬飛行タスクを行う研究を行った。研究チームは2組のTobii Proグラスを使用し、パイロット・フライング（PF）とパイロット・モニタリング（PM）の両方の眼球運動を同時に記録した。

各ペアのパイロットは、同一の飛行条件下で2回の実験を行った。タスクには、コックピットの準備、エンジン始動、タキシング、離陸、アプローチ、着陸、着陸後、シャットダウンが含まれ、各セッションは約15分間だった。

Tobii Pro Lab ソフトウェアでデータ解析が容易に

データ解析の際、ズオ氏はTobii Pro Labのアシストマッピング機能を活用し、生のアイトラッキングビデオデータをパイロットの計器パネル画像に簡単にマッピングしました。これにより、アイトラッキングデータの関心領域(AOI)を簡単に分割し、さらに定量的な分析を行うことができました。

共同注意配分の洞察

研究チームは、PFとPMの視覚的注意の分布を比較した。PFの視覚的注意は主に外部視界、フライトコントロール、左のディスプレイエリアに集中し、PMは右のディスプレイエリア、チェックリスト、その他のモニタリングタスクにより多くの注意を払った。離陸や着陸などの特定の飛行段階において、PFとPMの注視指標（例えば、固視時間）の間に統計的に有意な相関が観察された。しかし、両者の視覚的注意パターンには、ほとんどの場合、有意な相関は見られなかった。この独立した注意パターンは、飛行中のPFとPMの明確な役割と責任を反映している。

これらの定量的な知見に基づき、研究者らは、将来の飛行甲板設計では、特定の飛行フェーズや領域において、PFとPMの差別化された待遇を検討すべきであると結論づけた。例えば、ディスプレイやコントロールインターフェイスをダイナミックに調整することで、それぞれの役割の視覚的ニーズによりよく対応することができる。

イノベーションを通じて信頼を築く

この研究は、トビー・チャイナ・イノベーション・プロジェクトの支援を受けて発表され、プロジェクトの実施期間中、トビーは方法論的な支援を提供した。SJTUとトビーの共同研究は、パイロットの視覚的注意の理解を進めただけでなく、航空安全の向上における視線追跡技術の重要な役割を実証しました。トビーの視線追跡ツールを活用することで、SJTUの研究者たちは、将来のフライトデッキデザインやパイロット訓練プログラムに役立つ新たな知見を発見しました。

参考文献

Zuo, Y., Qi, J., Maksimovic, C., Chen, B., Hu, J., & Zhao, Q. (2024). 異なる飛行フェーズにおけるパイロット飛行とパイロット監視の視覚的注意の分布.International Journal of Human-Computer Interaction, 0(0), 1–20.