Nieuw cognitief wetenschappelijk onderzoek van Sandia National Laboratories toont aan dat hoewel kaarten iemand kunnen helpen oriëntatiepunten te identificeren terwijl hij wordt begeleid, het gebruik ervan beperkt ook het situationeel bewustzijn en de kennis van de omgeving die niet op de kaart is gemarkeerd.

Deze bevinding is een van de vele die voortkomen uit een driejarig project waarbij cognitieve wetenschappers en internationale experts op het gebied van nucleaire veiligheidscontroles werden gecombineerd om menselijke prestatietests uit te voeren en aanbevelingen te ontwikkelen die door de International Atomic Energy Agency zouden kunnen worden gebruikt om veiligheidsinspecteurs te ondersteunen. Het doel is om manieren te identificeren waarop inspecteurs nauwkeuriger kunnen zijn, efficiënt en situationeel bewust tijdens het werk, die uiteindelijk bijdraagt ​​tot nucleaire non-proliferatie.

De tests waren gericht op visuele inspectie, bewegwijzering en kennisoverdracht taken die belangrijk zijn voor inspecteurs. Hoewel cognitieve wetenschappers deze gebieden eerder in detail hebben bestudeerd, het bestaande onderzoek beantwoordde niet aan de unieke behoeften van internationale veiligheidsinspecteurs.

IAEA-inspecteurs bezoeken kernenergiefaciliteiten om te controleren of ze niet worden misbruikt, en nucleair materiaal wordt niet onttrokken aan vreedzaam gebruik. Terwijl in een faciliteit, ze moeten specifieke taken uitvoeren en informatie vastleggen, terwijl ze zich ook bewust zijn van hun omgeving en discrepanties analyseren.

"Al deze complicerende factoren maken het een echt uitdagende baan en leggen een zware cognitieve belasting op de inspecteurs, zei Zoë Gastelum, nucleair veiligheidsonderzoeker en projectleider. “Met dit project we zagen dat het veranderen van de manier waarop we informatie verstrekken aan mensen die in het veld werken, hen kan helpen effectiever en efficiënter te zijn."

Het onderzoeksteam voerde een onderzoek uit om de grootste behoeften van de nucleaire veiligheidsgemeenschap vast te stellen, en het vervolgens beoordeeld om de hiaten in de cognitief-wetenschappelijke literatuur te identificeren.

"Veel cognitief wetenschappelijk werk was erg lab-gebaseerd en theorie-zwaar over mechanismen en processen in de geest en hersenen, " zei Mallory Stites, een cognitief wetenschapper en lid van het onderzoeksteam. "Soms is er een kloof tussen wat je in het laboratorium doet en wat je nodig hebt voor toegepaste wetenschap. Ons doel was om laboratoriumwerk te doen dat gebaseerd was op cognitieve theorie en dat in het veld zou kunnen worden toegepast."

Het team ontwierp een reeks menselijke prestatietests op basis van de activiteiten van inspecteurs, het gebruik van Sandia-medewerkers als surrogaatcontroleurs. Voor elke taak, het team verstrekte op verschillende manieren relevante informatie aan de deelnemers en observeerde hoe de manier waarop de informatie werd gepresenteerd de prestaties veranderde.

Balanceren nauwkeurigheid, snelheid bij het doorzoeken van lijsten en items

"Hoewel er veel onderzoek is gedaan naar visueel zoeken in de cognitieve wetenschap, de specifieke dingen die de inspecteurs in het veld doen, die meestal de ene lijst vergelijken met een andere lijst of met fysieke objecten, er was niet veel naar gekeken, " zei Laura Matzen, een cognitief wetenschapper en lid van het onderzoeksteam. "We wilden die leemte opvullen door te kijken naar verschillende manieren om de lijst van een inspecteur te organiseren om het werk gemakkelijker te maken."

Het team bestudeerde visueel zoeken en lijstopmaak. Eén test liet deelnemers de ene lijst met de andere vergelijken, net zoals een inspecteur de huidige inventaris van een faciliteit zou vergelijken met de inventarislijst die door de nationale regelgevende instantie voor veiligheidscontroles wordt verstrekt om te noteren wat er in en uit is gegaan. Ze lieten elke deelnemersgroep een andere techniek uitproberen om hun lijsten te ordenen en te vergelijken, zoals het gebruik van kleurcodering, numerieke volgorde of reorganisatie van de huidige lijst om zoveel mogelijk overeen te komen met de volgorde van de vorige lijst.

"We ontdekten dat kleurcodering echt hielp, "Zei Matzen. "Alles wat we konden doen aan de lijst van de inspecteur om te beperken waar ze op de lijst van de faciliteit keken, hielp het proces te versnellen omdat ze konden inzoomen op de relevante kolom of sectie."

Matzen zei dat de resultaten ook aantoonden dat het reorganiseren van de lijsten om beter overeen te komen het vergelijkingsproces nog meer versnelde, maar deelnemers begonnen subtiele fouten te missen, zoals nummeromzettingen, en hun nauwkeurigheid nam af.

Kies uw nadruk:het vinden van oriëntatiepunten of het opnemen van de details van uw omgeving

Het team zette experimenten op in een Sandia-faciliteit die eerder werd gebruikt voor werk met nucleair materiaal, maar niet langer actief is.

"De faciliteit had veel van dezelfde visuele kenmerken die inspecteurs zien, "Zei Stites. "Het was groot, soort van luid, behoorlijk warm en een gemakkelijke ruimte om in te draaien."

Het doel, ze zei, was om te zien hoe en of kaarten inspecteurs konden helpen de indeling van een faciliteit te leren kennen en zich bewust te blijven van hun algemene omgeving, vooral als ze op een begeleide route worden geleid.

"Als je geen controle hebt over je eigen navigatie, als passagier in een auto, het is echt moeilijk om bij te houden waar je heen gaat, ' zei Stites.

Sommige deelnemers kregen een kaart om te bestuderen voordat ze de faciliteit binnengingen voor een rondleiding, sommigen mochten een kaart meenemen op de tour en sommigen kregen voor of tijdens de tour geen tijd met een kaart.

"We ontdekten dat als deelnemers vooraf een plattegrond van de faciliteit kunnen krijgen, dat is zeker beter voor het verbeteren van hun vermogen om hun route te kennen, oriëntatiepunten herkennen en een vogelperspectief van de faciliteit vormen, "Zei Stites. "Echter, het inspectieteam moet op basis van hun doelstellingen een keuze maken over het al dan niet meenemen van de kaart in de faciliteit. Als hun belangrijkste doel het leren van de lay-out is, het antwoord is ja. Als situationeel bewustzijn belangrijk is, we ontdekten dat ze beter niet binnen konden komen en een kaart konden raadplegen terwijl ze binnen waren."

Aantekeningen maken voor kennisoverdracht

Het onderzoeksteam zette een reeks experimenten op om te bepalen hoe het maken van aantekeningen en foto's inspecteurs kan helpen of belemmeren om kennis over te dragen aan andere inspecteurs, vaak weken of maanden later zonder enig persoonlijk gesprek of interactie.

Het team creëerde vier posterborden vol met afbeeldingen van onopvallende industrieel ogende onderdelen en gadgets.

In verschillende onderzoeken de deelnemers hadden 12 minuten met elk bord en werden gevraagd om met de hand aantekeningen te maken, foto's maken met een camera, of maak handgeschreven notities en foto's met een camera.

In de eerste reeks experimenten, dezelfde persoon kwam twee dagen of zes maanden later terug en kreeg hun aantekeningen en een nieuwe reeks vergelijkbare maar verschillende borden en werd vervolgens gevraagd om te bepalen wat er was veranderd ten opzichte van de eerste set borden en afbeeldingen.

In de tweede reeks experimenten, de notities van de deelnemers die de eerste set borden hadden gezien, werden gegeven aan nieuwe deelnemers die alleen de tweede set borden te zien kregen. Zij, te, gevraagd om vast te stellen wat er was veranderd, simuleren dat een tweede inspectieteam naar binnen gaat met aantekeningen van een vorig team.

Matzen zei dat de items op het bord misschien van plaats zijn veranderd, of hun textuur, materiaal of oriëntatie kan zijn veranderd, maar de deelnemers kregen niet van tevoren te horen wat voor soort veranderingen ze konden verwachten. De deelnemers waren ook vrij om aantekeningen te maken met hun potlood en papier op elke manier die ze wilden.

"We hebben een analyse gemaakt op basis van, als je alleen pen en papier hebt, hoe maak je er het beste van?' zei Matzen. 'We ontdekten dat mensen die iets op schrift hadden en iets visueels in hun aantekeningen, veranderingen beter konden detecteren. Probeer uw informatie ruimtelijk te ordenen, noem alle belangrijke functies, schrijf beschrijvingen en teken waar mogelijk, om de volgende persoon te helpen het te begrijpen."

Matzen zei dat deelnemers met camera's niet verrassend nauwkeuriger waren in het detecteren van veranderingen in de objecten. maar waren ook langzamer in het analyseren van de objecten en verloren vaak uit het oog waar het object dat ze hadden gefotografeerd op het bord was geplaatst. Deelnemers die een camera gebruikten, waren begrijpelijkerwijs zelfverzekerder in hun antwoorden, maar dat vertrouwen omvatte ook wanneer ze onjuist waren. Inspecteurs kunnen beperkt zijn in hun vermogen om een ​​camera in een faciliteit te brengen, of welke foto's ze mogen maken. Voor inspecteurs die een camera mee kunnen nemen, het team raadt aan dit te verbeteren door een paar notities te maken over de foto's die je maakt - oriëntatie, deel van het gebouw waarin u zich bevond of andere nuttige informatie over de situatie.

Het woord naar buiten brengen

Het onderzoeksteam heeft papers gepresenteerd over visuele inspectie en het maken van aantekeningen voor kennisoverdracht op de International Conference on Human-Computer Interaction, over het testen van menselijke prestaties op het IAEA Safeguards Symposium en over onderzoek naar activiteiten op het gebied van lijstvergelijking en het simuleren van informatie-omgevingen voor het testen van menselijke prestaties op de jaarlijkse bijeenkomst van het Institute of Nuclear Materials Management. Ze hebben ook gepubliceerd in The European Safeguards Research &Development Association Bulletin, gepresenteerd op het jaarlijkse ESARDA-symposium en gepubliceerd in Cognitive Research:Principles and Implications.

Het team is een gerelateerd tweejarig project gestart om de impact van fouten van machine learning en deep learning-algoritmen op menselijke cognitieve prestaties te karakteriseren. met als doel op bewijs gebaseerde aanbevelingen te doen voor de integratie van AI met menselijke besluitvorming in analytische systemen.