将人纳入工程方程式

2021 / 01 / 31

亚利桑那州立大学(ASU)的人类系统工程项目展示了该领域对工业、交通、国防、教育和社会进步的好处。

国家安全涉及到越来越复杂的技术,依赖人工智能、机器人和自主系统的不断提高的的能力,以保持警惕,防止破坏公共安全的诡计和潜在威胁。

“如今,特别是在科学、工程和工业领域,人们更多的是通过各种复杂形式的人机交互和网络连接参与和合作,而不是通过操作技术。”ASU全球安全倡议战略负责人Jamie Winterton说。她称全球安全倡议战略是美国国防部和情报界的跨学科研究接口。

富尔顿学院的教师们在心理学和工程学的交叉领域引领着研究的发展,以帮助我们确保日益科技化的世界维持以人为本的观点。图片由Shutterstock提供

现在,安全事业对于国防和国防的成功是至关重要的,它能在人类和我们的高科技工具之间建立强有力和可靠的伙伴关系。

Winterton说,这就是为什么,我们认为正在创造强大互动技术之间关系的专家,包括ASU六个工程学院之一的理工学院的人类系统工程项目内的教授和研究人员在内的所有人,他们都是GSI最重要的合作者。

Winterton说:“现在人们都普遍认识到将以人为本的观点纳入技术发展的重要性,如果你将这种技术用于军事或其他防御行动,那么以人为本就更加重要。”

在团队任务认知工程研究实验室,Nancy Cooke教授(站立的那位)正在指导学生进行人类系统工程研究,侧重于网络安全、大数据分析、军事行动和无人驾驶车辆等领域的团队规划和决策。Jessica Hochreiter拍摄。
注:本故事中的照片是对所包含项目的说明。它们是在当前流感盛行需要保持社会距离和佩戴口罩要求生效之前拍摄的档案图像。

人类系统工程项目的教授Nancy Cooke在该领域备受尊敬,她认为:“要做到这一点,需要在设计和应用技术时从事心理学和工程学的交叉研究,并将人类的概念纳入方程式。”

Cooke解释说,寻求基本技术问题的解决方案在一定程度上能作为人类系统工程领域的起源。其中一个案例涉及到二战期间由于控制系统的不健全导致的飞机事故。工业工程师和心理学家联手解决了技术系统设计缺陷问题和飞行员心理调节问题。

如今,工程的这一分支已经扩展了它的范围,超出了严格的技术相关的焦点。Rod Roscoe副教授和助理教授Erin Chiou是这一计划的两位教职人员。Cooke在最近由他们共同编撰的书中指出,“要通过人类系统工程促进多样性,包容性和社会正义。”他为这本书撰写了第一章节:人类系统工程促进社会转型之双城记

从心理学的角度看工程

教职员工的专业知识范围也是富尔顿学院课程的一个显著特点。

Cooke说:“几乎所有其他的人为系统工程和人为因素计划不是在由工业工程师组成的工业工程部门工作,就是在由人因心理学家组成的心理学部门中。我们的大多数教员都接受了认知科学方面的培训,但是我们是一所工程学校。这创造了独特的机会来让工程师了解人类的能力和局限性,并与工程师合作进行研究,我们一直在为此努力。”

Roscoe说,人类系统工程学是在“许多领域的共同进化”中产生的,在这成长过程中它可以提供对许多领域的职业进行重要技能的教学。

Rod Roscoe副教授(站立的那位)与他的学生在可持续学习和自适应技术教育实验室。他们在实验室里研究如何重点关注应用人类系统工程的方法,从而探索设计的方法,以及如何让基于计算机的工具来提高学习的方法并创建新的学习方法。Jessica Hochreiter/ASU拍摄

“所有产品都是为人类设计的,同时他们本身也是人类设计的。因此,人的思想,情感和行为对于工程学的各个方面都是至关重要的。心理学知识使我们能够了解人们需要做什么,想做什么,以及他们拥有什么心理过程和内容,同时探究他们的工具和环境是如何影响这些因素的。”Roscoe说。

Chiou表示,该领域是理想的选择。“如果您对激励人们的动机感兴趣,那您可以研究这些动机,然后利用这些知识使世界变得更美好。”Chiou这样说道。

为教育和培训提供平台

Rob Gray副教授进行知觉运动控制研究的重点是研究驾驶、航空、运动中所需的苛刻身体活动——包括设计有效的运动训练和驾驶员安全训练计划——并在这中间着重研究它们所涉及的技术和心理学。”

该项目本科生研究主任Gary说,这项工作体现了通过提供更有效的动手教学和学习方法,利用人机工程学来推进教育设计日益增长的潜力。

在副教授Rob Gray的实验室里,Jaimie McNabb使用了一个用来进行用户体验研究的大型驾驶模拟器,通过模拟器观察了驾驶员在大雾天气中可能遇到的各种视觉、听觉和触觉碰撞警告。照片由Rob Gray提供

该计划的教育重点将会逐步扩大。Mary Niemczyk是理工学院航空项目的副教授,她将领导一个新的研究重点,将人类系统工程原理应用于航空领域。

Niemczyk说,航空业涵盖了人类系统工程的所有基础知识,它是技术知识,心理学,安全培训设计和技术教育的完整结合,包括飞行过程中需要经历的人与环境的相互作用。

飞行涉及了一系列非常复杂的动力和变量。在努力确保安全高效的航空系统的过程中会涉及很多事情。我们将深入研究这些内容,这不仅对航空项目的学生有价值,对航空业也非常有价值。”Niemczyk说。

更多行业寻求该领域的专业知识

该课程现任研究主任兼副教授Scotty Craig表示,事实证明,人人类系统工程课程对其他学科的学生具有很大的吸引力,因为我们引入了许多学生在其他以技术为导向的研究中得不到的人的因素。

在攻读硕士和博士学位课程的近75名学生中,有许多人获得了其他工程领域的本科学位。

Craig说:“我们为他们提供了将心理学观点应用于机器人领域的技能,学生发现这会使他们的工作更加有趣。”

在无人机系统合成任务环境实验站,对三名学生的表现进行监控。因为他们分别扮演飞行员,领航员和传感器操作员,驾驶无人飞行系统进行一系列虚拟侦察任务。照片由富尔顿学院人类系统工程项目提供

研究生们还发现,有些员工很擅长理解人类和智能技术如何能够更熟练地进行协同工作,整个行业会对这些员工越来越感兴趣。

Craig说,许多研究生都有暑期实习机会,这使他们能够直接运用所学的知识,而博士生通常会在招聘会上与行业代表会面后,得到多次面试通知。

总体而言,近年来,本专业的学士、硕士和博士学位的招生一直在稳步增长。

ASU校友Bryant Foster也认为,对于人类系统工程师的需求正在不断增长。Foster是Research Collective咨询公司人类因素与用户体验组的副总裁,这个咨询公司也是他共同创立的。

该公司的大多数客户都在医疗保健领域。Foster说,这个行业以及认识到人为因素方法在开发新产品和新技术中起到的关键作用。

“如果不实施人类系统工程,如果你在设计产品时不考虑用户的特点,那么当你设计产品时,你设计运行的风险系统可能难以使用,甚至可能并不安全。”Foster说。并补充认为进入该领域的人“在许多行业都会有光明的前景”。

在与人类系统工程项目的合作中,他和别人共同创立了一个学生导师项目,向学生介绍各种行业的专业人士。

工程社会进步的催化剂

Katreena Thomas在ASU获得了工程教育和系统设计的博士学位以及人类系统工程的硕士学位,她实现了自己的抱负,希望能为培养工程学在技术的创新方面有所贡献。

Thomas希望能帮助工程文化演变为一种积极的社会变革力量。她的目标集中于如何从道德的角度对工程师进行培训,使他们认识到自身工作的影响力。

Thomas说:“作为工程师,我们的责任在于为社会服务,我们必须确保我们这样做不会将某些群体排除在社会福利以外。”

在团队决策实验室练习中,一群学生参与了模拟场景,包括军事非战斗人员撤离行动、网络安全分析和情报数据分析。之后学生们收集并评估了有关团队认知和团队绩效的数据。照片由富尔顿学院人类系统工程项目提供

她认为,人类系统工程将成为一种催化剂,“使我们的工程能力能够用于行善”,使包容性,多样性和社会统一性成为该行业价值体系的组成部分。

Cooke说,将社会责任和道德观念融入工程结构已经成为ASU计划任务的核心。

“我们的主要目标是直接帮助人们,把人们聚集在一起服务社会。我认为这就是吸引更多人进入该领域的原因。”她说。

Cooke说:“我们正在利用技术解决最大的问题。因此,此刻比以往任何时候都更重要的是,我们要认真权衡这些技术的心理和社会影响,并在我们所有的科学和工程中都优先考虑人类福祉。”

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