U&C 學術用戶介紹 第26回

 Academy Users Report
學術用戶介紹/第26回
大阪大學研究所 人類科學研究學院
應用認知心理學研究領域/安全行動學研究領域

從行為角度出發,以心理學和安全為中心展開各種研究
使用UC-win/Road DS為基礎的虛擬空間來拓寬研究方向

大阪大學
URL https://www.hus.osaka-u.ac.jp/
地址 大阪府吹田市
研究開發內容:(應用認知心理學)在日常情況下對人類行為和認知的研究,(安全行為)旨在提高現實世界安全性的心理和行為研究

「由於我們學院主要是文科專業,以自己的技術開發起來可能很困難,因此將來的重點就是如何充分利用現有的各種產品、服務來解決我們的研究課題。

例如,在研究方向感缺失問題上,我們預計需要做的實驗是「什麼樣的人是沒有方向感的」或者「人在什麼情況下會迷路」。在過去採用過的研究手法是,使用諸如將對象實際帶到某個地方然後讓他們在城市中走動,並使用感測器測量人員和汽車的移動以及使用攝影機拍攝的圖像的逐幀分析的方法。

當FPS(第一人稱射擊)遊戲開始出現時,建立FPS地圖的功能被應用於空間認知和方向感的研究。此外,在引入了基於FORUM8的3D即時VR「UC-win/Road」的駕駛模擬器(DS)之後,由UC-win/Road建立的VR空間將以步行模式移至對象。響應於此,在控制如何從各種方向和角度進行顯示的同時,我們正在展開諸如「具有良好方向感的人與具有不良方向感的人之間的區別是什麼」的研究。該產品原本打算在購買時用於汽車的駕駛場景,但透過將其替換為人員移動來構思。換句話說,大阪大學人文科學研究科的篠原說,工程人員常用的方法,例如了解世界上的工具和新技術以及如何利用它們,是他們的一大關鍵。

在同一研究所,篠原教授與其他大學和公司一起參與聯合研究時,他意識到UC-win/Road DS的可用性。它是在2013年人類科學項目中引入的。此後,DS由應用認知心理學和安全行為研究所的兩個實驗室共同運營。


將用於有效視野評估的LED壓克力板加在顯示器前方的駕駛模擬器
大阪大學 研究所 人類科學研究學院
人類行為講座/應用認知心理學研究領域
篠原 一光 教授


日本第一個被冠以人類科學的學院/研究院

大阪大學創立於1931年,是日本第六個成立的帝國大學。在此設置了2個理學部,分別繼承了以日本蘭學者、醫生緒方洪庵於1838年設立的適塾為其根源的醫學部及鹽見理化學研究所(於1916年設立)。在適塾創設以來已超過180年,自轉型為新制大阪大學(1949年)起,該大學不斷階段性地擴充、更新體制。目前,它由11個文學、人文科學、外語、法律、經濟學、科學、醫學、牙科、藥學、工程、基礎工程學院和16個研究生學院組成。共有超過23,000名來自大學和研究所的學生(所有數據截至2020年5月)都位於福田、豐中和美濃三個校區。

這次,將介紹屬於人文科學研究科的應用認知心理學和安全行為研究。1972年,日本第一所「人文科學學院」在大阪大學成立,獨立於文學學院。校園中最新的教師集中在心理學、社會學和教育領域,並建立了一種獨特的方法,該方法旨在透過將跨越科學的多個學科捆綁在一起,同時重視人文科學,從而致力於人文科學的跨學科研究。為此,1976年成立了「人類科學研究所」。目前,該學院由四個學科組成:行為,社會學,教育和共生,而研究所由四個系組成:行為、社會學/人類研究、教育和共生。

研究所的每個系都有一個名為「研究領域」的實驗室,在行為和教育系設有幾個與心理學有關的實驗室。其中,應用認知心理學和安全行為的研究領域都屬於行為科學體系。該系招收了約120名本科生和約50名研究生,其目的是從各個角度科學地闡明人類的行為。



兩個研究領域的特色工作

「我們的研究領域包括交通心理學、應用心理學和人體工程學,這在心理學系中是不尋常的。」

抱著提高集合了人類、社會都不可或缺的高科技機器與系統適宜性的想法負責該領域的篠原教授解釋說,儘管在那裡進行了許多與交通有關的研究,但近年來,越來越多的案例嘗試在交通以外的領域進行應用心理學的研究。在過去的十年中,他一直在進行踩錯油門和煞車相關的研究,以及例如去年進行的關於如何在室內工作環境中保持注意力的研究。

另一方面,安全行為研究領域從心理上闡明了在日常生活,工業或交通情況下與人類行為的安全性、舒適性和可操作性改善相關的問題,並將研究結果回饋給社會。人類科學研究所的中井宏副教授是該領域的講師,他目前專注於兒童安全。他表示,以「共同創造」為關鍵詞,他正在探索自己如何為文科研究做出貢獻,同時致力於透過與當地社區的合作回饋社會。



引進UC-win/Road DS的經過

作為交通心理學的各種研究課題之一,篠原教授提到了一個分析駕駛員行為和心理的例子。像上述情況一樣,在過去被試者被要求使用諸如視線追踪器之類的設備實際駕駛汽車,並根據對駕駛員眼睛前方安裝的小燈泡的發光反應來測量駕駛過程中的有效視野並進行習慣性測試。然而考慮到安全問題,這種方法逐漸轉移到使用DS等的方法。當他與工程研究人員組成小組時,可以將小燈泡的發光部分繪製在DS前面的CG上。但是,此後發光部分的功能又返回到使用帶有嵌入式LED的透明壓克力板的物理方法,他回憶道。

「我一直呼籲在現有DS中導入這個功能。」 2011年左右,當駕駛時使用手機和汽車導航操作被視為一個問題時,篠原教授參加了與其他大學的實驗室和公司的聯合研究,研究了這些運動對駕駛員的影響。當時,每家公司、大學都安裝了UC-win/Road DS,並且從那裡的經驗中,我確信它可以用於測量DS的有效視野。雖然其他公司生產的DS已經使用了很長時間,但已經達到了續訂的時間,但由於其高度的自由度和成本優勢,它傾向於改用UC-win/Road DS。由於要求受試者在駕駛時測量有效視野的研究仍在繼續,因此,DS的引入最終針對他們自己在校園內的研究。

利用2013年人類科學項目的機會,應用認知心理學和安全行為研究的兩個實驗室推出了UC-win/Road DS,配備了類似於實際車輛的駕駛室和三台液晶投影機。該系統可以透過雙方共同操作DS以進行各種研究。

使用UC-win/Road駕駛模擬器研究由交叉路口標誌設計帶來的汽車駕駛員的行為變化


利用DS進行多樣化的研究開發

作為在自己的研究中使用UC-win/Road DS的一個例子,篠原教授引用了一項研究,該研究透過駕駛時的交談來探討預防駕駛員睡意的效果。首先,我們設定了主要任務,使對像在DS上單調的直路上跟隨車輛行駛,同時與前一輛車輛保持一定距離。在這段時間內,測量對多模式刺激檢測任務的響應,例如視覺刺激(LED照明)、聽覺刺激(喇叭聲音)和觸感(振動)。此外,該過程還涉及一些次要任務,例如對話(乘客與駕駛員合作/不合作的兩種類型的內容)、擠壓、演算和數字輸入,以及它們對有效視力和困倦的影響進行比較和分析。我們已經確認了駕駛過程中的對話會給駕駛員帶來一定的喚醒維護效果。

在安全行為研究領域,DS還用於研究透過改變路面標記如何改變駕駛行為。人文科學研究所上田真由子助教在2014年左右進入西日本旅客鐵道株式會社安全研究所就讀時,對交叉路口標誌設計帶來的汽車駕駛員行為的轉變進行了研究。為了形成一種標誌,使汽車駕駛員可以在沒有障礙物的情況下自願停在三等交叉口,以像形圖表示禁止/警告最近的交叉口,並透過視覺進行提醒。為了觀察自然駕駛行為,讓測試者操作駕駛模擬器,並在虛擬實境中隨機發生事件,並測量對停止率的影響。在火車實際透過的條件下,無論標誌的類型如何,停車率都將接近100%,但在其他條件下,顯示感謝的標誌比警告類型更有效。

另外,靜岡理工科大學資訊學部資訊設計學科的紀之定保禮講師介紹了他在篠原教授的研究室擔任助教的2016年~2017年時,包含一位學生在內共3人進行了關於駕駛者在通過交叉口時機的意識決定之研究。此項研究的重點在於在無號誌的交叉口,駕駛者的行為模式會如何改變取決於接近車輛是否有搭載駕駛支援系統(衝突被害減輕煞車器)。DS設置為這樣的場景:在具有相似規格的兩條道路相交的環境中,車輛幾乎在同一時間從右側駛近。觀察《道路交通法》中處於優先位置的被攝對像如何根據各種情況強行進入十字路口。此時,如果預先告知接近車輛裝備有駕駛支持系統(換言之,如果接近車輛在駕駛支持系統中具有高可靠性),則駕駛員在進入交叉路口之前開始減速的時刻為顯然已經晚了。

另一方面,由於平視顯示器(HUD)的普及,最近該領域的研究不斷增長,篠原教授表示為比較HUD圖像的單眼和雙眼的表現做出了大量努力。他說,在單眼演示研究中使用DS的案例並不多,他表示他們的研究意義的一部分是找出適合汽車駕駛的方法。

大阪大學研究所 人類科學研究院
助教 上田真由子
靜岡理工大學 資訊學院
資訊設計專業
講師 紀之定保禮

使用單眼平視顯示器,透過駕駛模擬器進行尾隨駕駛的實驗裝置


今後的研究方向與DS應用展望

篠原教授著眼於今後自動駕駛功能的進一步普及和發展導致的對系統的過度自信和依賴問題。從心理學的角度研究導致這種情況發生的條件並探討使用DS的可能性。同時,他表示希望探索一種新的模擬器,以開發出一種更好的老年人駕駛能力評估方法。

在這種情況下,教授將工具的使用定位為關鍵。尤其是,UC-win/Road DS不僅適用於駕駛和方向感的研究,而且適用於處理虛擬空間的各種使用場景,因此我堅信它將在與空間和行為有關的研究中能大放異彩。其餘的取決於他們關於如何將這些模擬器納入其關於人類行為的研究主題中。

作者:池野隆
(Up&Coming '20 秋季號刊載)



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