Sicheres Fahren ist für jeden ein wichtiges Anliegen. Neue Technologien haben uns selbstfahrende Autos gebracht, in der Hoffnung, dass sie durch menschliches Versagen verursachte Unfälle reduzieren. Sie haben auch Funktionen eingeführt, die das Fahren sicherer und angenehmer machen sollen. Zu diesen Funktionen gehören unter anderem Head-up-Displays auf Windschutzscheiben und automatische Bremssysteme.

Seit 2010 ist die Zahl der Verkehrstoten weltweit um 5 % gesunken. Dennoch sterben jedes Jahr immer noch 1.19 Millionen Menschen bei Autounfällen. Darüber hinaus verletzen Autounfälle jährlich bis zu 50 Millionen Menschen1.

Egal wie fortschrittlich das System eines Autos ist, das menschliche Gehirn ist der leistungsstärkste Computer. Das Verständnis kognitiver Ablenkung spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Sicherheit auf der Straße.

Warum Ablenkung tödlich ist

Wir Menschen haben uns fälschlicherweise eingeredet, dass wir Multitasking betreiben können. Studien belegen, dass das menschliche Gehirn nicht effektiv Multitasking betreiben kann, ohne dass es zu einer erheblichen Verringerung der Geschwindigkeit und Genauigkeit kommt2.

Das Telefonieren mit dem Handy oder die Nutzung des Infotainment-Systems während der Fahrt ist in der heutigen Gesellschaft weit verbreitet. Dies kann jedoch gefährlich sein, da es Sie von der Straße ablenkt.

Gesetze gegen abgelenktes Fahren versuchen, die Sicherheit der Fahrer zu verbessern. Ingenieure entwickeln Autos so, dass sie einfacher freihändig bedient werden können, um Ablenkungen zu reduzieren. Dennoch fordern Unfälle mit abgelenkten Fahrern in den Vereinigten Staaten täglich immer noch neun Todesopfer3.

Das schnelle Senden einer Textnachricht mag sich wie ein kurzer Moment anfühlen, aber die Augen aus irgendeinem Grund von der Straße abzuwenden, kann tödlich sein. Die CDC schätzt, dass das Schreiben von Textnachrichten während der Fahrt mit 55 mph so ist, als würde man die Länge eines Football-Feldes mit geschlossenen Augen zurücklegen4. Abgelenktes Fahren kann viele Ursachen haben, wie Müdigkeit, Verärgerung oder den Konsum von Drogen oder Alkohol.

Kabellose EEG-Headsets können Ablenkungen während der Fahrt erkennen und so helfen, Unfälle in Echtzeit zu verhindern. Im Jahr 2013 testete der Royal Automobile Club of Western Australia diese Theorie, indem er sein eigenes EEG-Auto baute.

Das aufmerksamkeitsgesteuerte Auto stellt abgelenktes Fahren auf die Probe. Quelle: RAC

Aufmerksamkeitsgesteuerte Autos

Wie das Beispiel der CDC zeigt, kann unser Gehirn dringende Informationen nicht bewusst verarbeiten, wenn wir abgelenkt sind. Der RAC von Western Australia fand heraus, dass 20 % der australischen Autofahrer, die in Unfälle verwickelt waren, das Objekt, das sie anfuhren, direkt ansahen. Sie konnten jedoch aufgrund kognitiver Ablenkung nicht begreifen, was geschah.

„Das Gehirn ist im Grunde eine Aufmerksamkeitsmaschine“, erklärte Geoffrey Mackellar, Mitbegründer und Chief Technology Officer von Emotiv. „Der vordere Teil des Gehirns muss aktiv und sehr stark in das Fahren einbezogen sein, da das Unterbewusstsein nicht weiß, dass das Abkommen von der Spur ein Problem verursachen wird.“

Die Idee: Was wäre, wenn Ihr Auto spüren könnte, wenn Sie abgelenkt sind, und langsamer fährt? Der RAC arbeitete mit Emotiv zusammen, um einen Hyundai i40 so zu modifizieren, dass er genau das tun konnte. Die Fahrer wurden mit einem EPOC Series 14-Kanal-EEG-Headset ausgestattet, das mit dem Fahrzeug kommunizierte. Die Gehirnleistung hatte direkten Einfluss auf die Geschwindigkeit des Autos.

Nach der Durchführung von Referenzmessungen für verschiedene Gehirnzustände, einschließlich offener/geschlossener Augen, Blickfrequenz, „Abschweifen“ usw., wurde das EEG-Auto so programmiert, dass es langsamer wurde, wenn die Person abgelenkt war. Das Auto reagierte auch, wenn ein Fahrer den Kopf von der Straße abwandte, was durch das im EPOC integrierte Gyroskop angezeigt wurde.

Der RAC unternahm mit dem „aufmerksamkeitsgesteuerten“ Auto eine Rundreise, um zu beweisen, dass Unaufmerksamkeit jeden betrifft6. Auf die Rundreise folgte eine Reihe von Experimenten auf geschlossenen Rennstrecken, um das Problem der kognitiven Ablenkung weiter zu erforschen, insbesondere auf langen Straßenabschnitten. Obwohl das modifizierte Auto nicht in Serie produziert wurde, schärfte es das öffentliche Bewusstsein dafür, wie leicht wir uns hinter dem Steuer ablenken lassen.

Der Reiz eines intelligenten Brain-to-Vehicle (B2V)-Systems ist auch den Automobilherstellern nicht entgangen. Im Jahr 2018 stellte Nissan einen B2V-Prototyp vor, der sich an die Vorlieben des Nutzers anpassen und im Notfall schnell reagieren kann7.

„Durch die Antizipation der beabsichtigten Bewegung können Systeme (durch Drehen des Lenkrads oder Verlangsamen des Autos) 0,2 bis 0.5 Sekunden schneller eingreifen als die durchschnittliche menschliche Reaktionszeit, was die Reaktionszeiten verbessert und für den Fahrer weitgehend unmerklich bleibt“, erklärte Nissan8.

Echtzeit-Warnungen könnten Fahrer auf Beeinträchtigungen aufmerksam machen, bevor sie zu müde zum Fahren sind.

Müdigkeitswarnungen

Sich schläfrig zu fühlen ist für den bewussten Verstand offensichtlicher als Unaufmerksamkeit. Bis ein Fahrer jedoch anfängt zu gähnen oder mit dem Kopf einzunicken, ist die Gefahr für sich selbst und andere bereits akut. Deshalb erforschen Wissenschaftler den Einsatz von kabellosem EEG, um schläfriges Fahren vorherzusagen, bevor es zu spät ist.

Wenn ein solches Müdigkeitserkennungssystem in das Betriebssystem eines Autos implementiert würde, könnte ein Fahrer beim ersten Anzeichen einer kognitiven Beeinträchtigung gewarnt werden. Dieses Konzept könnte auch bei allgemeiner Ablenkung von Vorteil sein.

Eine Universitätsstudie erstellte ein Software-Framework und verwendete ein EPOC-Headset, um nachlassende Aufmerksamkeit während Vorlesungen zu erkennen. Bei nachlassender Aufmerksamkeit wurden vibrierende SMS-Warnungen an die Mobiltelefone der Studenten gesendet, was es 75 % der Teilnehmer ermöglichte, ihre Konzentration wiederzuerlangen und aufrechtzuerhalten9.

Die Müdigkeit einer Person kann durch verschiedene visuelle Signale wie Einnicken des Kopfes, Augenschließen und Gähnen erkannt werden. Eine Studie von Li et al. von der Pukyong National University nutzte Video- und EEG-Daten, um aufmerksame Gehirnzustände sowie Veränderungen und Kopfbewegungen zu beobachten. Sie berichteten von einer Erkennungsgenauigkeit von 96.24 % bei der Beobachtung von Ereignissen mit „leichter Müdigkeit“10.

Diese Idee weiterführend, entwarf und implementierte eine Studie aus dem Jahr 2017 einen Abfragealgorithmus, um verschiedene Stufen der Müdigkeit zu messen. Das Ziel ist es, Müdigkeit frühzeitig in Echtzeit zu erkennen, um zu verhindern, dass sie während der Fahrt gefährlich wird. Ein Emotiv EPOC wurde verwendet, um die Gehirnaktivität während des Experiments zu messen. Die Autoren berichteten von einer Erfolgsquote von 82 % bei der Unterscheidung zwischen den Phasen der Müdigkeit und des Wachseins11.

Das EEG wird zusammen mit visuellen Hinweisen wie Gähnen gemessen, um einen Verlust der Aufmerksamkeit des Probanden während der Fahrt festzustellen. Quelle: Li et al., 2015

Ruhig bleiben und weiterfahren

Die UN will die Zahl der Toten und Verletzten im Straßenverkehr bis 2030 um die Hälfte reduzieren12. Wissenschaftler und Ingenieure können lernen, wie abgelenkte Fahrer denken, und Fahrzeuge entwickeln, die ihnen helfen. Dies ist dank des Preises und der Verfügbarkeit von kabellosen, mobilen EEG-Geräten möglich.

Forscher nutzen mobiles EEG, um abgelenktes Fahren zu untersuchen, von der Achtsamkeit bis zur Erkennung von Müdigkeit, um Unfälle auf der Straße zu verhindern.

Referenzen

1Straßenverkehrsverletzungen. (2023, 13. Dezember). Weltgesundheitsorganisation: WHO. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/road-traffic-injuries

2Madore, Kevin P. und Anthony D. Wagner. (2019, 1. April). Multicosts of Multitasking. PubMed Central (PMC). www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7075496

3Abgelenktes Fahren. (2023). NHTSA. https://www.nhtsa.gov/risky-driving/distracted-driving

4Abgelenktes Fahren | Transportsicherheit | Verletzungszentrum | CDC. (n.d.). https://www.cdc.gov/distracted-driving/about/

5Stinson, L. (2013, 8. November). Dieses Auto spürt, wenn Sie nicht aufpassen, und bremst ab. WIRED. https://www.wired.com/2013/11/this-car-slows-down-when-youre-not-paying-attention/

6RAC WA. (2013, 17. November). RAC Attention Powered Car Road Trip TVC [Video]. YouTube. https://youtu.be/D8WHS0T4N08

7CNET Cars. (2018, 8. Januar). CES 2018: Die Brain-to-Vehicle-Technologie von Nissan kann gewissermaßen Ihre Gedanken lesen [Video]. YouTube. https://youtu.be/pEthcB-P5Qw

8Brain-to-Vehicle | Innovation |. (n.d.). Nissan Global. https://www.nissan-global.com/EN/INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/B2V/

9Charitha, S., Karunananda, A., & Philippe, G. (2017). Framework for modeling of regaining the attention. Journal of Applied and Physical Sciences, 3(2). https://doi.org/10.20474/japs-3.2.1

10Li, G., & Chung, W. (2015). A Context-Aware EEG headset system for early detection of driver drowsiness. Sensors, 15(8), 20873–20893. https://doi.org/10.3390/s150820873

11Shen, J., Li, B., & Shi, X. (2017). Real-Time detection of human drowsiness via a portable Brain-Computer interface. Open Journal of Applied Sciences, 07(03), 98–113. https://doi.org/10.4236/ojapps.2017.73009

12Mit 1,3 Millionen Verkehrstoten jährlich will die UN die Zahl bis 2030 halbieren.
(2021, 6. Dezember). UN News. Abgerufen am 27. März 2024, https://news.un.org/en/story/2021/12/1107152