Eine Untersuchung des Potenzials und der Limitierung von impliziter Cursorsteuerung basierend auf passiven Brain-Computer Interfaces

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Zander
• Fachliche Zuordnung: Arbeitswissenschaft, Ergonomie, Mensch-Maschine-Systeme ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319237192

In dem vorgeschlagenen Projekt geht es um eine neue Form der Mensch-Computer Interaktion (MCI), welche wir Implizite Kontrolle nennen. Eine Vereinigung von Ideen und Methoden unter anderem aus den Feldern "Physiological Computing", "Adaptive Automatisierung" und "Passive Brain-Computer Interfaces (pBCIs)" ermöglicht die Bearbeitung eines fundamentalen Problems der MCI: Die immer noch stark asymmetrische und eingeschränkte Kommunikation zwischen Nutzer und Maschine, in der die Nutzer ihren Gedanken und Intentionen in eine Sequenz von kleinschrittigen Kommandos (z.B. Tastendrücke) übersetzen müssen. Mit pBCIs können aufgaben-relevante Informationen aus den Hinströmen direkt abgeleitet werden, ohne einen zusätzlichen Aufwand für Nutzer darzustellen. Aus diesen Informationen kann die Maschine ein Nutzermodell in Echtzeit generieren und anpassen und somit entsprechend auf Veränderungen im kognitiven und affektiven Nutzerzustand reagieren. So können Nutzer Maschinen kontrollieren, ohne sich dessen bewusst zu sein -- auf implizite Weise, durch ihren (von außen nicht notwendigerweise erkennbaren) Nutzerzustand. Wir haben dieses Konzept bereits validiert, indem wir Versuchspersonen einen Cursor zu einem Ziel navigieren lassen haben, ohne dass sie sich dessen bewusst waren. In Erkenntnis des Potentials dieser neuartigen Technologie, einer natürlichen Form der MCI, in der die Maschine automatisch ein Verständnis für die Ziele ihrer Nutzer generiert, schlagen wir weitere Untersuchungen der Möglichkeiten und Einschränkungen dieses Ansatzes vor. Hier werden vier Aspekte untersucht. 1) Die Möglichkeiten für den produktiven Einsatz. Kann eine Selektion auch getroffen werden, wenn sich die Nutzer dessen bewusst sind? Nutzer wählen ein Ziel aus mehreren Alternativen selbst aus und steuern den Cursor implizit über das pBCI dorthin. 2) Das Potenzial bezüglich anderer Nutzerinterpretationen. Funktioniert der Ansatz auch, wenn der Cursor zu einem Ziel gesteuert wird, welches von den Nutzern als nicht-wünschenswert angesehen wird? 3) Der derzeitige Ansatz ist ereigniskorreliert. Wir haben jedoch starke Evidenz, dass eine kontinuierliche Interpretation des Nutzerzustands und somit eine schnellere Cursorkontrolle möglich ist. Dies wird in einem Experiment weiter untersucht. 4) Ethische Fragestellungen spielen eine wichtige Rolle bei diesem Ansatz, da sich die Nutzer eines solchen Systems nicht notwendigerweise bewusst darüber sind, welche Informationen ausgetauscht werden. Diese und andere ethische Überlegungen, sowie die mögliche Nutzerakzeptanz, werden ebenfalls untersucht. Das vorgeschlagene Projekt deckt also grundlegende Bereiche von Fragestellungen zu der neuen Technologie der impliziten Kontrolle ab. Die Ergebnisse geben einen Überblick über zukünftig mögliche Nutzen und Anwendungen, und Probleme die angegangen werden müssen. Hinzu werden Richtlinien erarbeitet, die Entwicklern und Nutzern der Technologie bei ethischen Fragestellungen unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Klaus Gramann; Professor Dr.-Ing. Moritz Arnd Michael Grosse-Wentrup; Professorin Dr. Virginia de Sa