Fordern Sie Ihr Gedächtnis heraus! Spielen Sie das neue N-Back-Spiel in der Emotiv-App
Fordern Sie Ihr Gedächtnis heraus! Spielen Sie das neue N-Back-Spiel in der Emotiv-App
Fordern Sie Ihr Gedächtnis heraus! Spielen Sie das neue N-Back-Spiel in der Emotiv-App
Neurowissenschaften am Steuer
Mehul Nayak
28.04.2022
Teilen:
Geschrieben von Dr. Nikolas Williams, Forschungswissenschaftler bei EMOTIV.
Vor mehreren Monaten bin ich nach acht Jahren im Ausland wieder in die USA gezogen. Ein Teil des Neustarts bestand darin, all die Dinge zu kaufen, die man für das Leben braucht. Neben einem Sofa, Bett und Esstisch brauchte ich natürlich auch ein Auto. Da ich mich als finanzbewusste Person betrachte, suchte ich ausschließlich nach älteren, kostengünstigen Modellen, wurde aber schnell von den überhöhten Preisen und dem knappen Angebot demoralisiert. Der Gebrauchtwagenmarkt von 2021 drängte mich effektiv dazu, ein neues Auto zu kaufen, was ich letztendlich auch tat. Mein Unbehagen darüber, grundlegende persönliche Finanzprinzipien zu verletzen, wurde schnell durch ungezügelte Begeisterung für den Komfort und die Funktionen ersetzt, die mit meinem brandneuen Toyota SUV einhergingen.
Besonders beeindruckt war ich von den autonomen Fahrfunktionen, von denen ich bis zu diesem Zeitpunkt nur gelesen hatte. Unterstützte Lenkung und vorausschauende Radarüberwachung machten lange Fahrten zum Kinderspiel. Ich musste lediglich meine Augen auf der Straße halten und eine Hand auf dem Lenkrad ruhen lassen, und mein Auto fuhr praktisch von selbst. Berücksichtigt man das Kollisionsvermeidungssystem, die Überwachung des toten Winkels, die rückwärtigen Kameras mit einem Warnsystem, um sicherzustellen, dass ich niemanden überfahre, der hinter mir kreuzt, war dieses neue Auto objektiv um ein Vielfaches sicherer als die älteren Modelle, die ich in den letzten zehn Jahren gefahren war.
Autos fahren natürlich noch nicht von selbst. Während sie clevere autonome und Sicherheitsfunktionen haben, erfordern Autos nach wie vor die Aufsicht durch den Fahrer und, wenn nötig, dessen Eingreifen. Wir sind weit davon entfernt, den menschlichen Faktor beim Fahren zu entfernen, und es ist dieser Faktor, der überwiegend für Autounfälle und Todesfälle verantwortlich ist. Menschen machen beim Fahren Fehler. Ob sie sich entscheiden, ein Fahrzeug nach dem Trinken zu führen, oder dass Schnelligkeit Spaß macht, oder dass sie noch ein paar Meilen weitermachen müssen, bevor sie anhalten, um sich auszuruhen, Menschen verursachen viele vermeidbare Autounfälle.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
Laut der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) gab es im Jahr 2019 insgesamt 36.096 Verkehrstote. Für 2020 schätzt man, dass die Anzahl der Todesfälle über 38.000 liegt [1]. Ein großer Prozentsatz dieser Todesfälle ist auf riskantes Fahren zurückzuführen, und damit vermeidbar. Die NHTSA hat sechs Arten von riskantem Fahren identifiziert: Geschwindigkeitsüberschreitung, Fahren unter Alkoholeinfluss oder Drogen, nichtbenutzen (oder unsachgemäßes Benutzen) von Sicherheitsgurten, Ablenkung beim Fahren und Müdigkeitsfahren. Da zwei Drittel aller Verkehrstoten auf Geschwindigkeitsüberschreitungen und beeinträchtiges Fahren zurückzuführen sind, sind viele Interventionen zu Recht darauf ausgerichtet, diese Risiken anzugehen. Allerdings resultieren ablenkendes Fahren und Müdigkeitsfahren in einer nicht unerheblichen Anzahl von Todesfällen mit 3.142 ablenkungsbedingten Todesfällen und 697 müdigkeitsbedingten Todesfällen im Jahr 2019 [2].
Neurowissenschaften nutzen, um Wachsamkeit im Labor zu messen
Neurowissenschaften am Steuer - Neurowissenschaften nutzen, um Wachsamkeit im Labor zu messen.
Neuroscientists verwenden verschiedene Methoden, um Aufmerksamkeit im Labor zu messen. Eine dieser Methoden nutzt die Tatsache, dass unser Gehirn kleine Mengen Elektrizität freisetzt, wenn seine Neuronen feuern. Mithilfe von Elektroenzephalographie (EEG) können wir die Schwankungen dieser Elektrizität messen, um zu verstehen, wann und wo das Gehirn aktiv ist. Die Geschwindigkeit, oder Frequenz, mit der diese Schwankungen auftreten, ist bekannt als Oszillationen oder umgangssprachlich als Gehirnwellen. Die Frequenz der Gehirnwellen kann Einblicke in den mentalen Zustand oder die mentalen Prozesse geben.
Zum Beispiel sind Gehirnwellen, die 14 bis 30 Mal pro Sekunde (oder 14 - 30 Hz) oszillieren, als Beta-Wellen bekannt und stehen im Zusammenhang mit hohen Niveaus an mentaler Engagement. Oszillationen im Frequenzbereich von 8 - 13 Hz sind als Alpha-Wellen bekannt und sind normalerweise während Entspannungszeiten oder passiver Aufmerksamkeit vorhanden. Zum Beispiel sieht man häufig Alpha-Wellen, wenn eine Person meditiert. Theta-Wellen sind Oszillationen zwischen 4 und 7 Hz und sind zu sehen, wenn eine Person tief entspannt oder schläfrig ist. Die langsamsten Wellen sind Delta-Wellen (1 - 4 Hz) und treten auf, wenn eine Person tief schläft.
Siehe verwandten Beitrag Der Einführungsleitfaden zu EEG
Im Labor können Wissenschaftler das Timing, die Höhe und die Frequenz der Gehirnwellen messen, um zu bestimmen, wie engagiert oder desengagiert der Geist einer Person während Aufgaben ist. Wenn eine Person etwas sieht oder hört, auf das sie gewartet haben, zeigt ihr EEG eine sehr spezifische Reaktion namens P300, die eine große Amplitudenwelle ist, die etwa 300 ms nach dem Erscheinen des Objekts auftritt [3]. Ebenso kann ein Rückgang der Alpha-Oszillationen darauf hindeuten, dass jemand auf etwas konzentriert ist [4]. Müdigkeit erzeugt auch erkennbare EEG-Signaturen durch Veränderungen in Delta-, Theta- und Alpha-Oszillationen [5].
Wie können wir Wachsamkeit in einem Auto messen?
In einem Fahrzeug können wir Wachsamkeit und Müdigkeit mit verhaltensbezogenen Methoden messen. Zum Beispiel könnten Kameras die Augen der Fahrer verfolgen, um sicherzustellen, dass sie auf die Straße schauen. Ebenso könnten Kameras erkennen, wenn die Köpfe der Fahrer zu nicken beginnen, was darauf hinweist, dass sie schläfrig sind. Doch nur weil eine Person auf die Straße schaut oder ihr Kopf nicht absinkt, heißt das nicht, dass sie aufpasst oder dass sie nicht müde sind. EEG kann die Erkennung dieser gefährlichen Zustände unterstützen. Sie könnten sogar in der Lage sein, sie vorherzusagen, bevor sie verhaltensmäßig erkennbar werden.
Neurowissenschaften am Steuer - EEG kann die Erkennung dieser gefährlichen Zustände unterstützen. Sie könnten sogar in der Lage sein, sie vorherzusagen, bevor sie verhaltensmäßig erkennbar werden.
Im Jahr 2020 führten Forscher eine systematische Überprüfung von Studien durch, die kommerziell erhältliche EEG-Headsets zur Erkennung von Müdigkeit in Echtzeit verwendeten [6]. Sie berichteten, dass das am häufigsten verwendete Headset in diesen Arten von Studien die von EMOTIV hergestellt wurden, gefolgt von Neurosky, Interaxon und OpenBCI. Bei der Erkennung von Müdigkeit fanden sie heraus, dass selbst grundlegende EEG-Features, wie Frequenz-Oszillationen, zur Erkennung von Müdigkeit verwendet werden konnten. Sie bemerken jedoch, dass in vielen Fällen eine „algorithmische Optimierung notwendig bleibt“, was bedeutet, dass maschinelles Lernen zu genaueren Erkennungen führte.
Kommerzielle EEG und maschinelles Lernen nutzen, um uns sicherer zu machen
EMOTIV ist seit über einem Jahrzehnt der Marktführer im Bereich kommerzielles EEG. In dieser Zeit haben sie EEG-Systeme in verschiedenen Formen entwickelt, von 32-Kanal traditionellen Forschungskappen bis zu 2-Kanal In-Ear-Kopfhörern. Systeme mit kompakten Formfaktoren, wie die MN8-Kopfhörer oder Insight, stellen die ersten Schritte in Richtung alltäglicher, tragbarer Neurotechnologie dar. Durch die Integration dieser Hardwaretypen in die Automobilsteuerung könnten wir möglicherweise Unfälle verhindern, bevor die beitragenden mentalen Zustände überhaupt auftreten.
Neurowissenschaften am Steuer - Kommerzielle EEG und maschinelles Lernen nutzen, um uns sicherer zu machen.
Die Integration von EEG-Hardware in Fahrzeuge ist nur ein Teil der Lösung. Um die gesammelten Gehirndaten nutzen zu können, müssen wir sie in nützliche Kennzahlen verarbeiten. Fortschrittliche Algorithmen des maschinellen Lernens erreichen dies, indem sie EEG-Daten in Merkmale decodieren, die bestimmte mentale Zustände indexieren können. Bisher hat EMOTIV sieben solcher Erkennungen entwickelt: Frustration, Interesse, Entspannung, Engagement, Aufregung, Aufmerksamkeit und Stress. Die Ingenieure von EMOTIV haben eng mit Neurowissenschaftlern zusammengearbeitet, um diese Erkennungen durch rigorose experimentelle Studien zu entwickeln, die Protokolle verwenden, die bekannt sind, um diese Zustände hervorzurufen. Im Automobilbereich optimiert Emotiv derzeit eine Ablenkungserkennung für Fahrer, die innerhalb eines Fahr-Simulators entwickelt wurde. Dies folgt auf vielversprechende Ergebnisse aus einer Zusammenarbeit mit dem Royal Automobile Club von Westaustralien, die zu einem auf Aufmerksamkeit basierenden Auto führte, das langsamer wurde, als die Aufmerksamkeit nachließ [7]. Videos der Zussamenarbeit und der Ergebnisse finden Sie auf YouTube.
Neurowissenschaften und die Zukunft des Fahrens
Neurowissenschaften am Steuer - Neurowissenschaften und die Zukunft des Fahrens.
Von frühen Interventionen wie Sicherheitsgurten und Rumpelstreifen bis zu modernen wie automatischer Notbremsung und unterstützter Lenkung sind unsere Autos viel sicherer geworden. Doch die Anzahl der Menschen, die jedes Jahr bei Unfällen sterben, zeigt, dass wir noch einen langen Weg vor uns haben, bevor wir den Punkt erreichen, an dem Fahrzeuge als „sicher“ betrachtet werden können. Mit dem technologischen Fortschritt werden unsere Autos zweifellos weiterhin sicherer werden, aber solange Menschen die vorherrschenden Fahrzeugbetreiber bleiben, wird es weiterhin von Menschen verursachte Unfälle geben. EEG-Technologie stellt einen besonders vielversprechenden Weg dar, um den menschlichen Faktor zu mindern, indem sie subtile Indikatoren erkennt und eingreift, bevor Unfallsituationen überhaupt eintreten.
Literaturverzeichniss
Geschrieben von Dr. Nikolas Williams, Forschungswissenschaftler bei EMOTIV.
Vor mehreren Monaten bin ich nach acht Jahren im Ausland wieder in die USA gezogen. Ein Teil des Neustarts bestand darin, all die Dinge zu kaufen, die man für das Leben braucht. Neben einem Sofa, Bett und Esstisch brauchte ich natürlich auch ein Auto. Da ich mich als finanzbewusste Person betrachte, suchte ich ausschließlich nach älteren, kostengünstigen Modellen, wurde aber schnell von den überhöhten Preisen und dem knappen Angebot demoralisiert. Der Gebrauchtwagenmarkt von 2021 drängte mich effektiv dazu, ein neues Auto zu kaufen, was ich letztendlich auch tat. Mein Unbehagen darüber, grundlegende persönliche Finanzprinzipien zu verletzen, wurde schnell durch ungezügelte Begeisterung für den Komfort und die Funktionen ersetzt, die mit meinem brandneuen Toyota SUV einhergingen.
Besonders beeindruckt war ich von den autonomen Fahrfunktionen, von denen ich bis zu diesem Zeitpunkt nur gelesen hatte. Unterstützte Lenkung und vorausschauende Radarüberwachung machten lange Fahrten zum Kinderspiel. Ich musste lediglich meine Augen auf der Straße halten und eine Hand auf dem Lenkrad ruhen lassen, und mein Auto fuhr praktisch von selbst. Berücksichtigt man das Kollisionsvermeidungssystem, die Überwachung des toten Winkels, die rückwärtigen Kameras mit einem Warnsystem, um sicherzustellen, dass ich niemanden überfahre, der hinter mir kreuzt, war dieses neue Auto objektiv um ein Vielfaches sicherer als die älteren Modelle, die ich in den letzten zehn Jahren gefahren war.
Autos fahren natürlich noch nicht von selbst. Während sie clevere autonome und Sicherheitsfunktionen haben, erfordern Autos nach wie vor die Aufsicht durch den Fahrer und, wenn nötig, dessen Eingreifen. Wir sind weit davon entfernt, den menschlichen Faktor beim Fahren zu entfernen, und es ist dieser Faktor, der überwiegend für Autounfälle und Todesfälle verantwortlich ist. Menschen machen beim Fahren Fehler. Ob sie sich entscheiden, ein Fahrzeug nach dem Trinken zu führen, oder dass Schnelligkeit Spaß macht, oder dass sie noch ein paar Meilen weitermachen müssen, bevor sie anhalten, um sich auszuruhen, Menschen verursachen viele vermeidbare Autounfälle.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
Laut der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) gab es im Jahr 2019 insgesamt 36.096 Verkehrstote. Für 2020 schätzt man, dass die Anzahl der Todesfälle über 38.000 liegt [1]. Ein großer Prozentsatz dieser Todesfälle ist auf riskantes Fahren zurückzuführen, und damit vermeidbar. Die NHTSA hat sechs Arten von riskantem Fahren identifiziert: Geschwindigkeitsüberschreitung, Fahren unter Alkoholeinfluss oder Drogen, nichtbenutzen (oder unsachgemäßes Benutzen) von Sicherheitsgurten, Ablenkung beim Fahren und Müdigkeitsfahren. Da zwei Drittel aller Verkehrstoten auf Geschwindigkeitsüberschreitungen und beeinträchtiges Fahren zurückzuführen sind, sind viele Interventionen zu Recht darauf ausgerichtet, diese Risiken anzugehen. Allerdings resultieren ablenkendes Fahren und Müdigkeitsfahren in einer nicht unerheblichen Anzahl von Todesfällen mit 3.142 ablenkungsbedingten Todesfällen und 697 müdigkeitsbedingten Todesfällen im Jahr 2019 [2].
Neurowissenschaften nutzen, um Wachsamkeit im Labor zu messen
Neurowissenschaften am Steuer - Neurowissenschaften nutzen, um Wachsamkeit im Labor zu messen.
Neuroscientists verwenden verschiedene Methoden, um Aufmerksamkeit im Labor zu messen. Eine dieser Methoden nutzt die Tatsache, dass unser Gehirn kleine Mengen Elektrizität freisetzt, wenn seine Neuronen feuern. Mithilfe von Elektroenzephalographie (EEG) können wir die Schwankungen dieser Elektrizität messen, um zu verstehen, wann und wo das Gehirn aktiv ist. Die Geschwindigkeit, oder Frequenz, mit der diese Schwankungen auftreten, ist bekannt als Oszillationen oder umgangssprachlich als Gehirnwellen. Die Frequenz der Gehirnwellen kann Einblicke in den mentalen Zustand oder die mentalen Prozesse geben.
Zum Beispiel sind Gehirnwellen, die 14 bis 30 Mal pro Sekunde (oder 14 - 30 Hz) oszillieren, als Beta-Wellen bekannt und stehen im Zusammenhang mit hohen Niveaus an mentaler Engagement. Oszillationen im Frequenzbereich von 8 - 13 Hz sind als Alpha-Wellen bekannt und sind normalerweise während Entspannungszeiten oder passiver Aufmerksamkeit vorhanden. Zum Beispiel sieht man häufig Alpha-Wellen, wenn eine Person meditiert. Theta-Wellen sind Oszillationen zwischen 4 und 7 Hz und sind zu sehen, wenn eine Person tief entspannt oder schläfrig ist. Die langsamsten Wellen sind Delta-Wellen (1 - 4 Hz) und treten auf, wenn eine Person tief schläft.
Siehe verwandten Beitrag Der Einführungsleitfaden zu EEG
Im Labor können Wissenschaftler das Timing, die Höhe und die Frequenz der Gehirnwellen messen, um zu bestimmen, wie engagiert oder desengagiert der Geist einer Person während Aufgaben ist. Wenn eine Person etwas sieht oder hört, auf das sie gewartet haben, zeigt ihr EEG eine sehr spezifische Reaktion namens P300, die eine große Amplitudenwelle ist, die etwa 300 ms nach dem Erscheinen des Objekts auftritt [3]. Ebenso kann ein Rückgang der Alpha-Oszillationen darauf hindeuten, dass jemand auf etwas konzentriert ist [4]. Müdigkeit erzeugt auch erkennbare EEG-Signaturen durch Veränderungen in Delta-, Theta- und Alpha-Oszillationen [5].
Wie können wir Wachsamkeit in einem Auto messen?
In einem Fahrzeug können wir Wachsamkeit und Müdigkeit mit verhaltensbezogenen Methoden messen. Zum Beispiel könnten Kameras die Augen der Fahrer verfolgen, um sicherzustellen, dass sie auf die Straße schauen. Ebenso könnten Kameras erkennen, wenn die Köpfe der Fahrer zu nicken beginnen, was darauf hinweist, dass sie schläfrig sind. Doch nur weil eine Person auf die Straße schaut oder ihr Kopf nicht absinkt, heißt das nicht, dass sie aufpasst oder dass sie nicht müde sind. EEG kann die Erkennung dieser gefährlichen Zustände unterstützen. Sie könnten sogar in der Lage sein, sie vorherzusagen, bevor sie verhaltensmäßig erkennbar werden.
Neurowissenschaften am Steuer - EEG kann die Erkennung dieser gefährlichen Zustände unterstützen. Sie könnten sogar in der Lage sein, sie vorherzusagen, bevor sie verhaltensmäßig erkennbar werden.
Im Jahr 2020 führten Forscher eine systematische Überprüfung von Studien durch, die kommerziell erhältliche EEG-Headsets zur Erkennung von Müdigkeit in Echtzeit verwendeten [6]. Sie berichteten, dass das am häufigsten verwendete Headset in diesen Arten von Studien die von EMOTIV hergestellt wurden, gefolgt von Neurosky, Interaxon und OpenBCI. Bei der Erkennung von Müdigkeit fanden sie heraus, dass selbst grundlegende EEG-Features, wie Frequenz-Oszillationen, zur Erkennung von Müdigkeit verwendet werden konnten. Sie bemerken jedoch, dass in vielen Fällen eine „algorithmische Optimierung notwendig bleibt“, was bedeutet, dass maschinelles Lernen zu genaueren Erkennungen führte.
Kommerzielle EEG und maschinelles Lernen nutzen, um uns sicherer zu machen
EMOTIV ist seit über einem Jahrzehnt der Marktführer im Bereich kommerzielles EEG. In dieser Zeit haben sie EEG-Systeme in verschiedenen Formen entwickelt, von 32-Kanal traditionellen Forschungskappen bis zu 2-Kanal In-Ear-Kopfhörern. Systeme mit kompakten Formfaktoren, wie die MN8-Kopfhörer oder Insight, stellen die ersten Schritte in Richtung alltäglicher, tragbarer Neurotechnologie dar. Durch die Integration dieser Hardwaretypen in die Automobilsteuerung könnten wir möglicherweise Unfälle verhindern, bevor die beitragenden mentalen Zustände überhaupt auftreten.
Neurowissenschaften am Steuer - Kommerzielle EEG und maschinelles Lernen nutzen, um uns sicherer zu machen.
Die Integration von EEG-Hardware in Fahrzeuge ist nur ein Teil der Lösung. Um die gesammelten Gehirndaten nutzen zu können, müssen wir sie in nützliche Kennzahlen verarbeiten. Fortschrittliche Algorithmen des maschinellen Lernens erreichen dies, indem sie EEG-Daten in Merkmale decodieren, die bestimmte mentale Zustände indexieren können. Bisher hat EMOTIV sieben solcher Erkennungen entwickelt: Frustration, Interesse, Entspannung, Engagement, Aufregung, Aufmerksamkeit und Stress. Die Ingenieure von EMOTIV haben eng mit Neurowissenschaftlern zusammengearbeitet, um diese Erkennungen durch rigorose experimentelle Studien zu entwickeln, die Protokolle verwenden, die bekannt sind, um diese Zustände hervorzurufen. Im Automobilbereich optimiert Emotiv derzeit eine Ablenkungserkennung für Fahrer, die innerhalb eines Fahr-Simulators entwickelt wurde. Dies folgt auf vielversprechende Ergebnisse aus einer Zusammenarbeit mit dem Royal Automobile Club von Westaustralien, die zu einem auf Aufmerksamkeit basierenden Auto führte, das langsamer wurde, als die Aufmerksamkeit nachließ [7]. Videos der Zussamenarbeit und der Ergebnisse finden Sie auf YouTube.
Neurowissenschaften und die Zukunft des Fahrens
Neurowissenschaften am Steuer - Neurowissenschaften und die Zukunft des Fahrens.
Von frühen Interventionen wie Sicherheitsgurten und Rumpelstreifen bis zu modernen wie automatischer Notbremsung und unterstützter Lenkung sind unsere Autos viel sicherer geworden. Doch die Anzahl der Menschen, die jedes Jahr bei Unfällen sterben, zeigt, dass wir noch einen langen Weg vor uns haben, bevor wir den Punkt erreichen, an dem Fahrzeuge als „sicher“ betrachtet werden können. Mit dem technologischen Fortschritt werden unsere Autos zweifellos weiterhin sicherer werden, aber solange Menschen die vorherrschenden Fahrzeugbetreiber bleiben, wird es weiterhin von Menschen verursachte Unfälle geben. EEG-Technologie stellt einen besonders vielversprechenden Weg dar, um den menschlichen Faktor zu mindern, indem sie subtile Indikatoren erkennt und eingreift, bevor Unfallsituationen überhaupt eintreten.
Literaturverzeichniss
Geschrieben von Dr. Nikolas Williams, Forschungswissenschaftler bei EMOTIV.
Vor mehreren Monaten bin ich nach acht Jahren im Ausland wieder in die USA gezogen. Ein Teil des Neustarts bestand darin, all die Dinge zu kaufen, die man für das Leben braucht. Neben einem Sofa, Bett und Esstisch brauchte ich natürlich auch ein Auto. Da ich mich als finanzbewusste Person betrachte, suchte ich ausschließlich nach älteren, kostengünstigen Modellen, wurde aber schnell von den überhöhten Preisen und dem knappen Angebot demoralisiert. Der Gebrauchtwagenmarkt von 2021 drängte mich effektiv dazu, ein neues Auto zu kaufen, was ich letztendlich auch tat. Mein Unbehagen darüber, grundlegende persönliche Finanzprinzipien zu verletzen, wurde schnell durch ungezügelte Begeisterung für den Komfort und die Funktionen ersetzt, die mit meinem brandneuen Toyota SUV einhergingen.
Besonders beeindruckt war ich von den autonomen Fahrfunktionen, von denen ich bis zu diesem Zeitpunkt nur gelesen hatte. Unterstützte Lenkung und vorausschauende Radarüberwachung machten lange Fahrten zum Kinderspiel. Ich musste lediglich meine Augen auf der Straße halten und eine Hand auf dem Lenkrad ruhen lassen, und mein Auto fuhr praktisch von selbst. Berücksichtigt man das Kollisionsvermeidungssystem, die Überwachung des toten Winkels, die rückwärtigen Kameras mit einem Warnsystem, um sicherzustellen, dass ich niemanden überfahre, der hinter mir kreuzt, war dieses neue Auto objektiv um ein Vielfaches sicherer als die älteren Modelle, die ich in den letzten zehn Jahren gefahren war.
Autos fahren natürlich noch nicht von selbst. Während sie clevere autonome und Sicherheitsfunktionen haben, erfordern Autos nach wie vor die Aufsicht durch den Fahrer und, wenn nötig, dessen Eingreifen. Wir sind weit davon entfernt, den menschlichen Faktor beim Fahren zu entfernen, und es ist dieser Faktor, der überwiegend für Autounfälle und Todesfälle verantwortlich ist. Menschen machen beim Fahren Fehler. Ob sie sich entscheiden, ein Fahrzeug nach dem Trinken zu führen, oder dass Schnelligkeit Spaß macht, oder dass sie noch ein paar Meilen weitermachen müssen, bevor sie anhalten, um sich auszuruhen, Menschen verursachen viele vermeidbare Autounfälle.
[block id="cta-shortcode-browse-eeg-headsets-v2"]
Laut der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) gab es im Jahr 2019 insgesamt 36.096 Verkehrstote. Für 2020 schätzt man, dass die Anzahl der Todesfälle über 38.000 liegt [1]. Ein großer Prozentsatz dieser Todesfälle ist auf riskantes Fahren zurückzuführen, und damit vermeidbar. Die NHTSA hat sechs Arten von riskantem Fahren identifiziert: Geschwindigkeitsüberschreitung, Fahren unter Alkoholeinfluss oder Drogen, nichtbenutzen (oder unsachgemäßes Benutzen) von Sicherheitsgurten, Ablenkung beim Fahren und Müdigkeitsfahren. Da zwei Drittel aller Verkehrstoten auf Geschwindigkeitsüberschreitungen und beeinträchtiges Fahren zurückzuführen sind, sind viele Interventionen zu Recht darauf ausgerichtet, diese Risiken anzugehen. Allerdings resultieren ablenkendes Fahren und Müdigkeitsfahren in einer nicht unerheblichen Anzahl von Todesfällen mit 3.142 ablenkungsbedingten Todesfällen und 697 müdigkeitsbedingten Todesfällen im Jahr 2019 [2].
Neurowissenschaften nutzen, um Wachsamkeit im Labor zu messen
Neurowissenschaften am Steuer - Neurowissenschaften nutzen, um Wachsamkeit im Labor zu messen.
Neuroscientists verwenden verschiedene Methoden, um Aufmerksamkeit im Labor zu messen. Eine dieser Methoden nutzt die Tatsache, dass unser Gehirn kleine Mengen Elektrizität freisetzt, wenn seine Neuronen feuern. Mithilfe von Elektroenzephalographie (EEG) können wir die Schwankungen dieser Elektrizität messen, um zu verstehen, wann und wo das Gehirn aktiv ist. Die Geschwindigkeit, oder Frequenz, mit der diese Schwankungen auftreten, ist bekannt als Oszillationen oder umgangssprachlich als Gehirnwellen. Die Frequenz der Gehirnwellen kann Einblicke in den mentalen Zustand oder die mentalen Prozesse geben.
Zum Beispiel sind Gehirnwellen, die 14 bis 30 Mal pro Sekunde (oder 14 - 30 Hz) oszillieren, als Beta-Wellen bekannt und stehen im Zusammenhang mit hohen Niveaus an mentaler Engagement. Oszillationen im Frequenzbereich von 8 - 13 Hz sind als Alpha-Wellen bekannt und sind normalerweise während Entspannungszeiten oder passiver Aufmerksamkeit vorhanden. Zum Beispiel sieht man häufig Alpha-Wellen, wenn eine Person meditiert. Theta-Wellen sind Oszillationen zwischen 4 und 7 Hz und sind zu sehen, wenn eine Person tief entspannt oder schläfrig ist. Die langsamsten Wellen sind Delta-Wellen (1 - 4 Hz) und treten auf, wenn eine Person tief schläft.
Siehe verwandten Beitrag Der Einführungsleitfaden zu EEG
Im Labor können Wissenschaftler das Timing, die Höhe und die Frequenz der Gehirnwellen messen, um zu bestimmen, wie engagiert oder desengagiert der Geist einer Person während Aufgaben ist. Wenn eine Person etwas sieht oder hört, auf das sie gewartet haben, zeigt ihr EEG eine sehr spezifische Reaktion namens P300, die eine große Amplitudenwelle ist, die etwa 300 ms nach dem Erscheinen des Objekts auftritt [3]. Ebenso kann ein Rückgang der Alpha-Oszillationen darauf hindeuten, dass jemand auf etwas konzentriert ist [4]. Müdigkeit erzeugt auch erkennbare EEG-Signaturen durch Veränderungen in Delta-, Theta- und Alpha-Oszillationen [5].
Wie können wir Wachsamkeit in einem Auto messen?
In einem Fahrzeug können wir Wachsamkeit und Müdigkeit mit verhaltensbezogenen Methoden messen. Zum Beispiel könnten Kameras die Augen der Fahrer verfolgen, um sicherzustellen, dass sie auf die Straße schauen. Ebenso könnten Kameras erkennen, wenn die Köpfe der Fahrer zu nicken beginnen, was darauf hinweist, dass sie schläfrig sind. Doch nur weil eine Person auf die Straße schaut oder ihr Kopf nicht absinkt, heißt das nicht, dass sie aufpasst oder dass sie nicht müde sind. EEG kann die Erkennung dieser gefährlichen Zustände unterstützen. Sie könnten sogar in der Lage sein, sie vorherzusagen, bevor sie verhaltensmäßig erkennbar werden.
Neurowissenschaften am Steuer - EEG kann die Erkennung dieser gefährlichen Zustände unterstützen. Sie könnten sogar in der Lage sein, sie vorherzusagen, bevor sie verhaltensmäßig erkennbar werden.
Im Jahr 2020 führten Forscher eine systematische Überprüfung von Studien durch, die kommerziell erhältliche EEG-Headsets zur Erkennung von Müdigkeit in Echtzeit verwendeten [6]. Sie berichteten, dass das am häufigsten verwendete Headset in diesen Arten von Studien die von EMOTIV hergestellt wurden, gefolgt von Neurosky, Interaxon und OpenBCI. Bei der Erkennung von Müdigkeit fanden sie heraus, dass selbst grundlegende EEG-Features, wie Frequenz-Oszillationen, zur Erkennung von Müdigkeit verwendet werden konnten. Sie bemerken jedoch, dass in vielen Fällen eine „algorithmische Optimierung notwendig bleibt“, was bedeutet, dass maschinelles Lernen zu genaueren Erkennungen führte.
Kommerzielle EEG und maschinelles Lernen nutzen, um uns sicherer zu machen
EMOTIV ist seit über einem Jahrzehnt der Marktführer im Bereich kommerzielles EEG. In dieser Zeit haben sie EEG-Systeme in verschiedenen Formen entwickelt, von 32-Kanal traditionellen Forschungskappen bis zu 2-Kanal In-Ear-Kopfhörern. Systeme mit kompakten Formfaktoren, wie die MN8-Kopfhörer oder Insight, stellen die ersten Schritte in Richtung alltäglicher, tragbarer Neurotechnologie dar. Durch die Integration dieser Hardwaretypen in die Automobilsteuerung könnten wir möglicherweise Unfälle verhindern, bevor die beitragenden mentalen Zustände überhaupt auftreten.
Neurowissenschaften am Steuer - Kommerzielle EEG und maschinelles Lernen nutzen, um uns sicherer zu machen.
Die Integration von EEG-Hardware in Fahrzeuge ist nur ein Teil der Lösung. Um die gesammelten Gehirndaten nutzen zu können, müssen wir sie in nützliche Kennzahlen verarbeiten. Fortschrittliche Algorithmen des maschinellen Lernens erreichen dies, indem sie EEG-Daten in Merkmale decodieren, die bestimmte mentale Zustände indexieren können. Bisher hat EMOTIV sieben solcher Erkennungen entwickelt: Frustration, Interesse, Entspannung, Engagement, Aufregung, Aufmerksamkeit und Stress. Die Ingenieure von EMOTIV haben eng mit Neurowissenschaftlern zusammengearbeitet, um diese Erkennungen durch rigorose experimentelle Studien zu entwickeln, die Protokolle verwenden, die bekannt sind, um diese Zustände hervorzurufen. Im Automobilbereich optimiert Emotiv derzeit eine Ablenkungserkennung für Fahrer, die innerhalb eines Fahr-Simulators entwickelt wurde. Dies folgt auf vielversprechende Ergebnisse aus einer Zusammenarbeit mit dem Royal Automobile Club von Westaustralien, die zu einem auf Aufmerksamkeit basierenden Auto führte, das langsamer wurde, als die Aufmerksamkeit nachließ [7]. Videos der Zussamenarbeit und der Ergebnisse finden Sie auf YouTube.
Neurowissenschaften und die Zukunft des Fahrens
Neurowissenschaften am Steuer - Neurowissenschaften und die Zukunft des Fahrens.
Von frühen Interventionen wie Sicherheitsgurten und Rumpelstreifen bis zu modernen wie automatischer Notbremsung und unterstützter Lenkung sind unsere Autos viel sicherer geworden. Doch die Anzahl der Menschen, die jedes Jahr bei Unfällen sterben, zeigt, dass wir noch einen langen Weg vor uns haben, bevor wir den Punkt erreichen, an dem Fahrzeuge als „sicher“ betrachtet werden können. Mit dem technologischen Fortschritt werden unsere Autos zweifellos weiterhin sicherer werden, aber solange Menschen die vorherrschenden Fahrzeugbetreiber bleiben, wird es weiterhin von Menschen verursachte Unfälle geben. EEG-Technologie stellt einen besonders vielversprechenden Weg dar, um den menschlichen Faktor zu mindern, indem sie subtile Indikatoren erkennt und eingreift, bevor Unfallsituationen überhaupt eintreten.
Literaturverzeichniss
