Die Einbindung von Biosensor-Technologien in Simulationen mag auf den ersten Blick wie ein Kinderspiel erscheinen – und das kann sie auch sein, solange Sie sich an die Liste der Best-Practice-Fragen halten, die wir in diesem Artikel skizzieren. Simulierte Umgebungen sind nützlich, um Szenarien zu testen, bevor sie Realität werden – um Sicherheit zu gewährleisten, Leistung zu bewerten und zu trainieren, Benutzerinteraktionen zu verstehen und zukünftige Anwendungen zu entwickeln. Es ist sinnvoll, Menschen in Simulatoren zu platzieren, um ihr kognitives, physiologisches und emotionales Verhalten als Reaktion auf diese Umgebung zu erfassen. Mit Biosensoren wie Eye-Tracking, Gesichtsausdrucksanalyse, Herzfrequenzüberwachung oder Muskelaktivitätsmessung können Sie Verhaltensreaktionen in Echtzeit erfassen. All dies hängt jedoch von Ihrer Fähigkeit ab, die in einem biometrischen Simulatorlabor gesammelten Daten genau zu erfassen, zu analysieren und zu pflegen – von den Ressourcen für die Einrichtung über die Datenerfassung bis hin zur Schulung. In diesem Artikel möchte ich Ihnen einen Überblick über die Arten von Checklistenfragen geben, die wir potenziellen Kunden von iMotions stellen, um ihnen dabei zu helfen, zu beurteilen, ob sie bereit sind, in ein Simulatorlabor zu investieren.
Frage 1: Was ist das Ziel Ihrer Forschung bzw. in welchem Anwendungsbereich liegt der Schwerpunkt?
Simulatoren sind keineswegs eine Einheitslösung. Sie können auf einem Schreibtisch Platz finden oder ein ganzes Gebäude einnehmen, und ihre Preise reichen von 50 Dollar für X-Plane auf einer einfachen SteamVR-Konfiguration bis hin zu Millionen von Dollar an Anschaffungs- und Betriebskosten. Und das Spektrum der Branchen, in denen Simulatoren zum Einsatz kommen, ist noch breiter. Betrachten Sie diese nicht erschöpfende Liste:
- Luftfahrt: Fluglotsen, Pilotenausbildung oder (Neu-)Zertifizierung
- Automobilbranche: Technik, Benutzeroberfläche, Fahrerüberwachungssysteme, Fahren unter Alkoholeinfluss, autonomes Fahren, Motorräder
- Verbraucherverhalten: Einkauf im Laden, virtueller Kassiervorgang, Ladenkonzepte
- Maritime: Schifffahrt, Logistik, Kriegsschiffe
- Verkehr und Logistik: Eisenbahn, Bergbau
- Verteidigung und Strafverfolgung: Ausbildung und Einsatz, Notfallmaßnahmen
- Gesundheitswesen: chirurgische oder medizinische Ausbildung, Rehabilitation, klinische Forschung
- Human Factors: Mensch-Computer-Interaktion, Maschinenbau
- Stadtplanung: Kreuzungsforschung, Radwege, Architektur
- Arbeitsplatz: Arbeitsplatzanalyse, kognitive Prozesse und Ermüdung
Wenn wir potenzielle iMotions-Kunden aus diesen Anwendungsbereichen treffen, möchten wir in der Regel herausfinden, welchen Umfang die von ihnen untersuchten Fragestellungen haben. Handelt es sich um Fragen zu UX/UI/Design? Geht es um Personalschulungen? Gibt es auch eine pädagogische Komponente? Meistens lautet die Antwort auf diese Fragen: „Ja, alle drei.“ Wir empfehlen daher, sich mit Ihrem Team zusammenzusetzen und sich auf die primären und sekundären Ziele des Labors abzustimmen. Eine funktionsübergreifende Vereinbarung hilft Ihnen dabei, geeignete Stakeholder zu benennen, die alle die gemeinsamen Ziele verstehen und wissen, wie diese erreicht werden können.
Frage 2: Wie viele Personen werden das Labor einrichten, betreuen und nutzen?
Sie sollten Ihr Simulatorlabor als gemeinsame Ressource betrachten, die von vielen Personen und Abteilungen genutzt wird, wobei jedoch klar geregelt sein muss, wer für welche Aufgaben zuständig ist. Indem Sie mehrere Interessengruppen oder Abteilungen in die Leitung des Labors einbeziehen, haben Sie die Möglichkeit, eine gemeinsame Ressource zu schaffen, an deren Organisation und Pflege sich viele aktiv beteiligen – sei es in Bezug auf die Anlaufkosten, die tägliche Mitwirkung, die Weisungswege oder die Nachhaltigkeit des Labors.
Dann ist da noch die personelle Besetzung, was die tatsächliche Abwicklung des Tagesgeschäfts angeht. Dies ist eine Ihrer wichtigsten Fragen in Bezug auf die Ressourcen. Wer wird das Labor konkret leiten? Werden Sie einen eigenen Laborleiter haben? Wird dies Ihre IT-Abteilung sein? Falls Sie einen Laborleiter haben, handelt es sich dabei um einen Studenten?
Wir stellen diese Fragen, weil Sie sich Gedanken über die Kompetenzen machen sollten, die für die von Natur aus komplexe Simulatorforschung erforderlich sind. Der Laborleiter sollte zumindest wissen, wie man die Sensoren und die Software bedient, d. h. eine Bluetooth-Verbindung zu beheben, die Sensoren mit der Software zu verbinden und Daten von den Teilnehmern zu erfassen. Sie sollten jedoch auch in Erwägung ziehen, jemanden zu finden, der zudem weiß, wie die gesammelten Daten zu analysieren sind. Einen Postdoktoranden, Doktoranden oder festangestellten Mitarbeiter als Laborleiter einzusetzen, bietet Ihnen den Vorteil, dass dessen Forschungs- und/oder Datenkompetenzen von unschätzbarem Wert sind, wenn andere Labornutzer um Hilfe bitten. Dies erweitert zudem die Zugänglichkeit des Labors für Personen, die vielleicht nicht wissen, wie man Daten selbst sammelt und analysiert, aber erheblich von den Ergebnissen der Biosensor-Forschung profitieren könnten. Zudem trägt diese festangestellte Person dazu bei, Fluktuation und Brain Drain zu minimieren, denn wenn es sich um einen Studenten handelt: Was passiert, wenn Sie zusätzliche Laborleiter neu schulen oder zertifizieren müssen, damit diese bei der Gewinnung von Erkenntnissen aus den Daten beraten können? Plötzlich ist Ihr Labor nicht mehr so flexibel, wie Sie es beabsichtigen. iMotions kann Ihnen natürlich bei der Gewinnung von Erkenntnissen helfen, und wir haben eine starke Beratungskomponente in unserem Geschäft, aber es ist dennoch schön, diese Fähigkeiten über einen längeren Zeitraum intern zu haben. Es ist wichtig zu beachten, dass die anfänglichen Startkosten für den Kauf Ihrer ersten Software und Hardware möglicherweise geringer sind als Ihre gesamten Betriebskosten für die Bezahlung dieser Mitarbeiter. Stellen Sie also sicher, dass Sie Pläne für langfristige Personalkosten einkalkuliert haben, um Ihr Labor länger produktiv zu halten.
Frage 3: Welche Software und welche Sensorhardware werden Sie verwenden?
Was die räumlichen Gegebenheiten betrifft, empfehlen wir in der Regel, einen gemeinsamen Laborraum für den/die Datenerfassungscomputer selbst sowie für die verteilten Analysestationen zu finden. In der Praxis bedeutet dies, dass Sie über ein eigens dafür vorgesehenes Büro oder Labor verfügen sollten, das genügend Platz für die Aufstellung eines Simulators bietet (mit ausreichend Fläche für die erforderliche Anzahl an Bildschirmen, Datenerfassungsstationen und Hardware). Die Analysestationen können dann angrenzend, aber auch an anderen Orten verteilt sein, damit nicht alles auf einem einzigen Computer untergebracht ist (was die Möglichkeiten zur Datenanalyse einschränkt, wenn Sie für die Datenerfassung auf denselben Computer angewiesen sind).
Die Frage, für welche Sensoren Sie sich entscheiden sollten, hängt dann ganz von Ihrer Forschungsfrage ab. iMotions ist eine praktikable Lösung für viele Forscher, die im Bereich der multimodalen Verhaltensforschung tätig sind, da wir Ihre Sensordaten in einem System zusammenführen und mit Zeitstempeln versehen. Wenn Sie beispielsweise die kognitive Arbeitsbelastung bei Schiffe-versenken-Kapitänen untersuchen möchten, könnten Sie den Einsatz von EEG und Eye-Tracking in Betracht ziehen. Anstatt also ein EEG-Headset und eine Eye-Tracking-Brille einzeln mit ihrer proprietären Software zu kaufen, bei der Sie zwei Sensordatenströme mit den Stimuli/Ereignissen aus dem Simulator zusammenführen müssen, können Sie iMotions nutzen, um sich das Erlernen von fünf verschiedenen Softwareprogrammen zu ersparen. Dies bedeutet für Ihren Laborleiter, Ihre Forscher und (falls zutreffend) Ihre Studenten eine geringere Lernkurve und beschleunigt den Ablauf Ihrer Forschungsprojekte. Außerdem ermöglicht es die Aufrechterhaltung eines einheitlichen Supports, da Ihre Laborleiter nicht nur Fachwissen über nur eine Software benötigen, sondern die Datenanalyse auch selbst durchführen können, um anderen Forschern oder sogar Studenten, die das Labor nutzen, zu helfen. Dies sichert die Funktionsfähigkeit Ihres Labors wesentlich länger als der separate Kauf von Sensoren und der dazugehörigen Software.
Frage 4: Haben Sie die Unterstützung aller Beteiligten?
Es ist nur unvermeidlich, dass die Person, die die ursprüngliche Vision für das Labor hatte, nach einigen Jahren weiterzieht. Vielleicht bist du das, und du möchtest nicht, dass das Labor allein von deiner Leidenschaft und deinem Engagement abhängt, oder vielleicht ist es ein Kollege, dessen Vision du teilst. So oder so ist es entscheidend, die Unterstützung mehrerer Entscheidungsträger zu sichern, damit nicht eine einzige Person für den Fortbestand des Labors verantwortlich ist. Diese Stakeholder müssen verstehen, welche Forschungsfragen durch ein Simulatorlabor beantwortet werden können und welche Außenwirkung das Labor für Ihre Einrichtung haben kann, damit die kurz- und langfristigen Kosten gerechtfertigt sind. Diese Entscheidungsträger sind Ihre Ansprechpartner für die Zuweisung von Ressourcen, um eine langfristige finanzielle Absicherung für das Labor zu gewährleisten, sei es durch Fördermittel, interne Mittel oder Budgets (denken Sie an einen Dekan, den Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung, den Lehrstuhlinhaber usw.). Im Falle von Universitätslabors könnten sie auch diejenigen sein, die Gruppen von Studierenden und Lehrenden dazu anleiten, das Labor für Lehre, Lernen oder Datenerhebung zu nutzen. Da es in der Regel nicht die Lehrenden sind, die wissen, wie man iMotions oder den Simulator bedient, benötigen Sie dennoch eine Person auf Leitungsebene, die ein konzeptionelles Verständnis für die Notwendigkeit Ihres Labors hat, damit es eine zentrale Rolle im Betrieb der Einrichtung einnehmen kann.
Frage 5: Wie sieht die langfristige Vision aus?
Zu guter Letzt sollten Sie sich auf Ihrem Weg zur Vorbereitung auf ein Simulatorlabor mit biometrischen Funktionen die Frage nach Ihren langfristigen Plänen stellen. Wovon träumen Sie, wenn Sie daran denken, diese Forschung in die Zukunft zu tragen?
Für viele geht es um Ausbildungs- und Leistungsziele: Menschen dabei zu helfen, unabhängig von ihrer Branche gute Fähigkeiten zu erwerben, und ein effizientes Modell für die Vermittlung dieser Fähigkeiten zu schaffen. Als Trainer können Sie in Ihrem Simulatorlabor eine symbiotische Beziehung zwischen Technologie und Mensch schaffen: Sie helfen Menschen dabei, eine Aufgabe zu meistern, und bewerten gleichzeitig ihre emotionalen Reaktionen, sodass sie ihren Körper und ihre Leistung durch Biofeedback oder Dateneingaben regulieren können. Ich hatte zum Beispiel kürzlich die Gelegenheit, den Formel-1-Rennfahrer Kevin Magnussen darüber sprechen zu hören, wie er Daten nutzt, um seine Renntechnik zu optimieren, und er sagte, dass das „Fühlen“ eines Kurvenhöckels Hand in Hand mit dem „Wissen“ darüber geht – und dass Daten Einblicke in seinen emotionalen oder körperlichen Zustand liefern können, die er bisher nicht in Worte fassen konnte. Simulationen können ihm helfen, diese Reaktionszeiten noch weiter zu trainieren, um diese Symbiose zu finden.
Für andere liegt die Zukunft der Simulationen im Bereich der Verbesserung der Mensch-Computer-Interaktion. Da autonomes Fahren, Robotik und computergestützte Navigation immer mehr zur Selbstverständlichkeit werden, ist der Einsatz biometrischer Analysen in simulierten Umgebungen ein entscheidender Schritt für die Forschung, um den menschlichen Aspekt wieder in die künstliche Intelligenz einzubringen. Um künftige Mensch-Software-Fehler zu vermeiden, wie beispielsweise die Flugzeugabstürze der Boeing 747 Max, können Simulatoren dazu beitragen, bessere menschenzentrierte Technologien zu entwickeln und menschliches Verhalten in Situationen auf der Grundlage physiologischer Rückmeldungen zu validieren sowie Menschen darin zu schulen, auf computergestützte Ereignisse auf eine Weise zu reagieren, die für alle sicherer und effizienter ist.
Lassen Sie sich vom Labor der University of Michigan in Dearborn inspirieren
Wenn Sie bis hierher gelesen haben und glauben, dass Sie über die nötigen Fähigkeiten verfügen, um ein Labor für verhaltensbasierte Biometrie mit Simulatoren aufzubauen, dann ist das Institute for Advanced Vehicle Systems genau die richtige Anlaufstelle für Inspiration. Vor kurzem hat das Institut iMotions in seinem neuen Fahrsimulator im Vehicle Motion Simulation Lab installiert, und seine Geschichte kann als Vorbild dafür dienen, wie man ein solches Projekt auf die richtige Weise auf den Weg bringt.
Das Institut betreibt angewandte Forschung in den Bereichen Produktdesign, Entwicklung und Fertigung fortschrittlicher Fahrzeugsysteme und erkannte daher die Notwendigkeit, physiologische Daten in seinem neuen, in Zusammenarbeit mit Cruden entwickelten Automobilsimulator zu erfassen. Mithilfe von iMotions, das mobiles Eye-Tracking, EKG und GSR ermöglicht, können sie den Zustand der Nutzer sowie menschliche Faktoren überwachen, um die Interaktion zwischen Fahrern und Fahrzeugen besser zu verstehen und so Autos zu entwickeln, die den Bedürfnissen der Fahrer besser entsprechen. Zu ihrem Vorteil und dank ihrer Fachkompetenz sind sie in einer Region angesiedelt, in der es von Automobilunternehmen nur so wimmelt, was zu einem hohen Maß an Automobil-Know-how in der lokalen Wissenschafts- und Industrielandschaft führt.
Nam Nguyen, Senior Technical Product Specialist bei iMotions, reiste nach Michigan, um iMotions zu installieren und das Team vor Ort in den Methoden zu schulen. Für ihn steht fest: Der Schlüssel zum Erfolg dieses Simulators liegt darin, dass das Team über die richtigen Kompetenzen verfügt, um das Labor zu betreiben und zu warten sowie Erkenntnisse zu gewinnen – und dass die Mitarbeiter von den Möglichkeiten dieser Technologie und der Daten begeistert sind. Das bestätigt auch Ian Beattie, der technische Betreiber des Labors:
„Die Daten, die wir abrufen, sind fantastisch. Wir können viele wirklich interessante Visualisierungen erstellen, die Hardware funktioniert reibungslos – wir sind bisher sehr beeindruckt von der Einrichtung.“ – Ian Beattie, Technischer Mitarbeiter, University of Michigan, Dearborn – Institut für fortgeschrittene Fahrzeugsysteme
Ein Bachelor-Student der Datenwissenschaft merkte ebenfalls an, dass es großartig sei, das, was er in seinen Kursen lerne, direkt im Labor anzuwenden, zu erfahren, wie man Daten aus physiologischen Signalen wie GSR und EKG erfasst, und die Messwerte in Echtzeit zu sehen. Er sagte, er habe das Gefühl, „ich werde zu dem, worüber ich lese“, und bringe neue Ideen und Forschungsfragen ein, an die er zuvor noch nicht gedacht hatte.
Fazit
Sind Sie bereit, den Sprung zu wagen? Behalten Sie diese Checkliste im Hinterkopf, während Sie den Vorbereitungsprozess durchlaufen, und wenden Sie sich jederzeit an uns, um ein unverbindliches Erstgespräch zu vereinbaren. Übrigens: Erfahren Sie, wie die Universität Twente ihre Labore mit dem „ExperiVan“ auf die Straße gebracht hat – einem mobilen Labor, das die Verhaltensforschung direkt zu schwer erreichbaren Teilnehmern bringt. Entdecken Sie, wie sie die Wissenschaft inklusiver und zugänglicher machen.
