Bezpieczna jazda to kluczowa kwestia dla każdego z nas. Nowa technologia przyniosła nam autonomiczne samochody z nadzieją, że zmniejszą one liczbę wypadków spowodowanych błędami ludzkimi. Wprowadziła również funkcje, których celem jest uczynienie jazdy bezpieczniejszą i przyjemniejszą. Funkcje te obejmują między innymi wyświetlacze przezierne na przedniej szybie (heads-up) i układy automatycznego hamowania.

Od 2010 roku liczba ofiar śmiertelnych wypadków drogowych na świecie spadła o 5%. Jednak każdego roku w wypadkach samochodowych nadal ginie 1,19 miliona osób. Ponadto wypadki samochodowe powodują obrażenia u nawet 50 milionów ludzi rocznie1.

Niezależnie od tego, jak zaawansowany jest system samochodu, ludzki mózg pozostaje najpotężniejszym komputerem. Zrozumienie rozproszenia poznawczego odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa na drodze.

Dlaczego rozproszenie uwagi jest śmiertelnie niebezpieczne

Ludzie wmówili sobie, że potrafią wykonywać wiele zadań jednocześnie. Badania dowodzą, że ludzki mózg nie jest w stanie efektywnie pracować w trybie wielozadaniowości bez znacznego spadku prędkości i dokładności działania2.

Rozmowa przez telefon komórkowy lub korzystanie z systemu informacyjno-rozrywkowego podczas jazdy to powszechne zjawisko w dzisiejszym społeczeństwie. Może to być jednak niebezpieczne, ponieważ odwraca uwagę od drogi.

Przepisy dotyczące jazdy w stanie rozproszenia uwagi mają na celu poprawę bezpieczeństwa kierowców. Inżynierowie projektują samochody tak, aby były łatwiejsze w obsłudze bez użycia rąk, co pozwala ograniczyć czynniki rozpraszające. Niemniej wypadki z udziałem rozproszonych kierowców wciąż powodują dziewięć zgonów dziennie w Stanach Zjednoczonych3.

Wysłanie szybkiej wiadomości tekstowej może wydawać się natychmiastowe, ale oderwanie wzroku od drogi z jakiegokolwiek powodu może okazać się śmiertelne. CDC szacuje, że pisanie SMS-ów podczas jazdy z prędkością 55 mph jest jak przejechanie boiska do futbolu amerykańskiego z zamkniętymi oczami4. Rozproszenie uwagi podczas jazdy może wynikać z wielu przyczyn, takich jak zmęczenie, zdenerwowanie lub spożycie alkoholu czy substancji odurzających.

Bezprzewodowe zestawy słuchawkowe EEG mogą wykrywać rozproszenie uwagi podczas jazdy, pomagając zapobiegać wypadkom w czasie rzeczywistym. W 2013 roku Królewski Automobilklub Australii Zachodniej (RAC) poddał tę teorię testom.

Samochód sterowany uwagą wystawia jazdę w stanie rozproszenia na próbę. Źródło: RAC

Samochody sterowane uwagą

Jak pokazuje przykład CDC, nasze mózgi nie potrafią świadomie przetwarzać pilnych informacji, gdy jesteśmy rozproszeni. RAC Australii Zachodniej odkrył, że 20% australijskich kierowców uczestniczących w wypadkach patrzyło na obiekt, w który uderzyli. Nie potrafili jednak pojąć, co się dzieje, z powodu rozproszenia poznawczego.

„Mózg jest w zasadzie maszyną do koncentracji uwagi” — wyjaśnił Geoffrey Mackellar, współzałożyciel i dyrektor technologiczny firmy Emotiv. Przednia część mózgu musi być aktywna i bardzo zaangażowana w prowadzenie pojazdu, ponieważ podświadomy mózg nie wie, że zjechanie z pasa ruchu doprowadzi do problemu”.

Idea była następująca: a co, gdyby Twój samochód potrafił wyczuć rozproszenie uwagi i zwolnić? RAC podjął współpracę z firmą Emotiv, aby zmodyfikować model Hyundai i40 w taki sposób, by potrafił dokładnie to zrobić. Kierowców wyposażono w 14-kanałowy zestaw słuchawkowy EEG EPOC Series, który komunikował się z pojazdem. Wydajność pracy mózgu miała bezpośredni wpływ na prędkość samochodu.

Po wykonaniu pomiarów referencyjnych dla różnych stanów mózgu, w tym otwartych/zamkniętych oczu, częstotliwości mrugania, „wyłączania się” itp., pojazd został zaprogramowany tak, aby zwalniał, gdy kierowca był rozproszony. Samochód reagował również, gdy kierowca odwracał głowę od drogi, co rejestrował wbudowany żyroskop zestawu EPOC.

RAC zabrał „sterowany uwagą” samochód w trasę, aby udowodnić, że brak koncentracji dotyka każdego6. Po tej podróży przeprowadzono serię eksperymentów na torze zamkniętym, aby dokładniej zbadać problem rozproszenia poznawczego, szczególnie na długich odcinkach dróg. Choć zmodyfikowany samochód nie wszedł do masowej produkcji, pozwolił on uświadomić opinii publicznej, jak łatwo możemy stracić koncentrację za kierownicą.

Zalety inteligentnego systemu komunikacji między mózgiem a pojazdem (B2V) zostały dostrzeżone również przez producentów samochodów. W 2018 roku Nissan zaprezentował prototyp B2V, który potrafi dostosować się do preferencji użytkownika i szybko reagować w sytuacjach awaryjnych7.

„Dzięki przewidywaniu zamierzonego ruchu, systemy mogą reagować (skręcając kierownicą lub zwalniając auto) o 0,2 do 0,5 sekundy szybciej niż wynosi przeciętny czas reakcji człowieka, co poprawia czas reakcji, pozostając jednocześnie w dużej mierze niezauważalnym dla kierowcy” — wyjaśnił Nissan8.

Alerty w czasie rzeczywistym mogą ostrzegać kierowców o pogorszeniu sprawności, zanim staną się zbyt zmęczeni, by prowadzić.

Ostrzeżenia o senności

Uczucie senności jest bardziej oczywiste dla świadomego umysłu niż zwykły brak koncentracji. Jednak zanim kierowca zacznie ziewać lub opuszczać głowę, zagrożenie dla niego samego i innych jest już bezpośrednie. Dlatego naukowcy badają zastosowanie bezprzewodowego EEG do prognozowania senności podczas jazdy, zanim będzie za późno.

Gdyby taki system wykrywania senności został zintegrowany z systemem operacyjnym samochodu, kierowca mógłby zostać ostrzeżony przy pierwszym objawie osłabienia funkcji poznawczych. Koncepcja ta mogłaby być pomocna również w przypadku ogólnego rozproszenia uwagi.

W ramach jednego z badań uniwersyteckich stworzono strukturę oprogramowania i użyto zestawu słuchawkowego EPOC do wykrywania rozproszonej uwagi podczas wykładów. Gdy poziom czujności spadał, na telefony komórkowe studentów wysyłane były wibrujące powiadomienia SMS, co pozwoliło 75% uczestników odzyskać i utrzymać koncentrację9.

Senność u człowieka można zidentyfikować po kilku sygnałach wizualnych, takich jak opadanie głowy, zamykanie oczu i ziewanie. Badanie przeprowadzone przez Li i in. z Pukyong National University wykorzystało dane wideo i EEG do obserwacji stanów czujności mózgu oraz zmian i ruchów głowy. Zgłosili oni dokładność detekcji na poziomie 96,24% podczas obserwacji zdarzeń oznaczających „lekką senność”10.

Idąc dalej tym tropem, w badaniu z 2017 roku zaprojektowano i wdrożono algorytm odpytywania w celu pomiaru różnych poziomów głębokości senności. Celem jest wczesne wykrywanie senności w czasie rzeczywistym, aby zapobiec niebezpiecznym sytuacjom podczas jazdy. Do pomiaru aktywności mózgu podczas eksperymentu wykorzystano urządzenie Emotiv EPOC. Autorzy donieśli o 82% skuteczności w rozróżnianiu fazy senności od stanu czuwania11.

Badanie EEG jest prowadzone równolegle z analizą sygnałów wizualnych, takich jak ziewanie, w celu precyzyjnego określenia spadku czujności u badanego podczas jazdy. Źródło: Li i in., 2015

Zachowaj spokój i jedź dalej

Cel ONZ zakłada zmniejszenie o połowę liczby ofiar śmiertelnych i rannych w wypadkach drogowych do 2030 roku12. Naukowcy i inżynierowie mogą badać sposób myślenia rozproszonych kierowców i projektować pojazdy, które będą ich wspierać. Jest to możliwe dzięki przystępnej cenie i dostępności bezprzewodowych, mobilnych urządzeń EEG.

Badacze wykorzystują mobilne EEG do analizy jazdy w stanie rozproszenia uwagi, od uważności po wykrywanie senności, aby zapobiegać wypadkom na drogach.

Bibliografia

1Road traffic injuries. (13 grudnia 2023 r.). Światowa Organizacja Zdrowia: WHO. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/road-traffic-injuries

2Madore, Kevin P. i Anthony D. Wagner. (1 kwietnia 2019 r.). Multicosts of Multitasking. PubMed Central (PMC).

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

4Distracted driving | Transportation Safety | Injury Center | CDC. (b.d.). https://www.cdc.gov/distracted-driving/about/

5Stinson, L. (8 listopada 2013 r.). This car senses when you’re not paying attention and slows down. WIRED. https://www.wired.com/2013/11/this-car-slows-down-when-youre-not-paying-attention/

6RAC WA. (17 listopada 2013 r.). RAC Attention Powered Car Road Trip TVC [Wideo]. YouTube. https://youtu.be/D8WHS0T4N08

7CNET Cars. (8 stycznia 2018 r.). CES 2018: Nissan's brain-to-vehicle technology can sort of read your mind [Wideo]. YouTube. https://youtu.be/pEthcB-P5Qw

8Brain-to-Vehicle | Innovation |. (b.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

12With 1.3 million annual road deaths, UN wants to halve number by 2030.
(6 grudnia 2021 r.). UN News. Dostęp: 27 marca 2024 r., https://news.un.org/en/story/2021/12/1107152