多点触控手势在复杂系统数字界面中的应用优势

为将多点触控手势引入复杂系统数字界面,运用认知设计和认知评价对手势应用优势进行了论证.分析了手势交互改善大容量数字界面信息显示和用户自然交互行为的认知机理,在设计综合态势管理系统手势交互原型和手势定义的基础上,使用眼动追踪技术和用户体验评价方法,进行了鼠标和手势操作效率的对比测试.实验结果表明:手势操作的注视点数量、注视时间和操作时间3个眼动数据的平均值明显小于鼠标操作,且标准差较小;手势操作失误率为6%,略高于鼠标操作;用户选择手势操作倾向率高达86%.复杂系统数字界面中的手势操作虽然具有非精确性,但与鼠标操作相比,它在降低用户认知负荷、提升态势感知、提高操作效率和用户主观满意度上均具有明显优势.     

民用飞机驾驶舱人机工效综合评估理论与方法研究年度报告

该研究围绕"人在环复杂系统的控制问题"这一核心科学问题,从人机不同形式智能体融合及其相互影响机理入手,构建复杂智能系统的数学模型并通过科学的实验及观测方法对模型进行验证,最终确定用于民机驾驶舱人机工效评价的指标体系和综合评价方法。该年度的主要研究进展从以下4个方面展开:(1)基于人在环复杂系统的人机耦合策略模型。从通过信息感知、信息分析和决策以及操控策略执行3个模块的具体设计与实现来完成人—机—环境复杂系统模型对于飞行员系统模型的设计要求,构成了飞行员系统模型的设计与实现,最终形成了基于规则的人机耦合策略模型。在此基础上,融入人为因素影响因子体系,深化飞行员与飞机系统及飞行环境系统的交互从而将人为因素的研究具体化到人—机—环境系统仿真中的每一个环节中去。(2)多维驾驶舱人机工效综合评价体系。通过构建具有模块化分布式构架的机组工作量测量与评估仿真实验平台,进行了机组工作量测量的行为与生理参数集成采集,以复杂系统理论为依据,构建分层次多维度人机工效综合评价指标体系,可以清晰地体现出飞行员在飞行任务中各个时刻在各方面的表现,可以对飞行绩效的降低提供具有诊断性的结果,为驾驶舱设计提供参考。(3)认知行为信号处理与模式识别。以驾驶舱设计为背景和出发点,通过对驾驶舱设计理念和布局规则的深入理解,针对认知过程产生的生理信号与状态量,结合人因学理论以及特定的飞行操控,将飞行员的肌电信号特征作为研究对象,通过信号的分解、相关性分析、选择、组合4个过程,提出基于EEMD和Hilbert变换的动态疲劳评价方法。结果显示基于平均瞬时频率的疲劳指标能有效的表征动态肌电信号的疲劳趋势。方法可以推广形成一系列行之有效的信号处理体系,最终为驾驶舱的设计提供指导或参考,以及为驾驶舱适航符合性验证提供帮助。(4)机组工作负荷综合评价体系与预测模型。通过对机组工作负荷影响因素研究,建立时间压力对工作负荷的影响模型。确定了时间压力0.8为工作负荷"redline",为机组工作负荷预测模型中的时间线分析的临界负荷值确定提供了理论基础。在此基础上,通过感知任务、认知认务、单任务、双任务、多任务操作实验,确定它们之间的关系模型,为机组工作负荷预测模型中的负荷计算部分奠定实验数据理论基础。     

塔台管制中认知负荷交互指标的选取与检验

为研究塔台管制中的认知负荷交互指标选取与检验,对管制员认知结构模型进行研讨分析,选取11个待检验指标;利用塔台管制模拟软件、眼动仪和生理多导仪搭建实验平台,设计4种任务难度(每分钟起落航班架次分别为0.6架、0.8架、1.0架、1.2架)的塔台管制模拟场景,结合实验数据,利用方差分析法和多独立样本非参数检验对认知负荷交互指标进行检验,分析各指标与认知负荷的相关性。结果表明:认知负荷交互指标的选取,应包含主观评价指标和客观因果指标两部分;平均信息处理时间、注视时长占比、时间需求、脑力需求、业绩水平、受挫程度、瞳孔大小和平均信息反应时间为主要认知负荷交互指标,这些指标与任务难度的变化显著相关,可以用于进一步构建认知负荷评价模型。     

基于Flash交互动画技术的西湖传统文化保护系统

西湖传统文化保护系统属于非物质文化数字保护的范畴.在非物质文化数字化保护的框架下,以西湖传统文化内容为范例,探讨和建立了以Flash开发平台的Action Script 3.0为基础、交互动画形式为主的多维度交互式展示系统,重点解决基于Flash Action Script 3.0语言为基础的内在技术,尝试以模拟触控平台、无缝链接交互结构及自由信息交互操控三大交互结构设计来实现交互现实体验,从而验证了在数字化媒体艺术中Flash交互动画技术传播传统文化的优势和有效性.     

压力触控下虚拟现实应用框架的探索与研究

针对虚拟现实技术传统项目中互动不足问题,提出应用目前移动终端最新的交互技术-压力触控技术和触觉反馈技术,提升虚拟现实应用项目在触觉交互方面的性能.通过对压力触控技术的研究,提出一种基于压力触控的虚拟现实应用开发的技术框架,实现了压力触控技术API交互接口统一封装和虚拟现实应用开发接口的统一管理.在此平台上开发了两个虚拟现实应用项目,证明了技术框架的可行性,以及压力触控技术对虚拟现实系统的交互性能的提升.     

基于脑电反馈的难治性癫痫病人的近似熵分析

为解决目前对脑电生物反馈疗效的评价多局限于患者症状改善的问题,该文从神经电生理角度出发,将近似熵引入癫痫的反馈治疗效果评价中。以6个难治性癫痫患者为研究对象,强化患者12~15 Hz的感觉运动节律波,抑制4~8Hz的θ波。一定疗程后,6病例的癫痫症状均有明显改善,16导联脑电(electroencephalogram,EEG)近似熵也有不同程度的增加,尤其以训练点C4附近同侧导联脑电信号的近似熵增加更加显著,说明脑电反馈治疗有助于皮层神经元群体电生理活动向更加混沌的状态转化,从而改善癫痫病态症状。实验结果表明,近似熵能够表征大脑生理状态的改变,可用于脑电生物反馈疗效的评价。     

与飞行任务相关的认知负荷对听觉事件相关电位的影响

为研究与飞行任务相关的认知负荷对听觉事件相关电位的影响, 采用14名被试者开展飞行模拟实验, 完成基于不同认知负荷水平的仪表监视任务。同时, 由耳机双侧呈现oddball模式下的听觉刺激, 引导被试者关注飞行模拟任务, 忽略听觉刺激。记录听觉事件相关电位失匹配负波(mismatch negativity, MMN)、N1和P2作为认知负荷的评价指标。实验结果表明认知负荷对额叶MMN的影响显著, MMN平均波幅在高认知负荷下显著增强, 表明被试者对任务不相关信息的自动加工能力提高, 且MMN平均波幅与模拟飞行期间被试者对异常信息的正确探测率正相关。提示额中央区的MMN对于与飞行任务相关的认知负荷具有较好的敏感性, 并可能用于复杂飞行任务的认知负荷水平评价。但是, 实验结果也表明认知负荷对早期听觉成分N1, P2以及颞叶MMN的影响不明显, 在一定程度上说明了听觉事件相关电位在评价与飞行任务相关的认知负荷时所表现出的复杂效应。     

企业信息化环境下人-信息系统交互效率

针对制造业人-信息系统(H-IS)交互效率不高的问题,提出从任务-人-信息系统匹配的角度来优化交互效率,构建了人、任务、信息系统和交互环境匹配优度的概念模型.分析了任务与人、任务与信息系统、人与信息系统匹配对交互效率的影响机理,分析结果表明:任务与人的匹配、人与信息系统的匹配通过认知负荷、心理负荷影响人的认知效率和信息加工效率,进而影响人的自我效能感、焦虑程度和操作错误数;任务与信息系统的匹配通过员工的焦虑和信息系统功能的合理性要求影响人的情绪,进而影响人的觉醒水平和认知效率,最终影响人-信息系统交互效率.     

虚拟地理环境的智能交互研究进展及其耦合联动方案

虚拟地理环境是表示和模拟真实世界的有效工具，如何建立环境到人的刺激评估交互过程是需要考虑的问题.目前多维度、多模式地理环境可视化系统的交互和反馈方式比较割裂，整体认知耦合性仍存在不足.总结虚拟地理环境智能交互研究现状，并对二、三维地理环境联动耦合认知进行研究.提出使用3D打印技术、电子地图技术、二维条形码技术和图像识别技术等构建二、三维耦合模型，探索系统自适应匹配联动耦合认知方案；在模型中采用以眼动控制交互技术为主，辅以语音、手势等自然交互方式，优化资源分配和认知效果，提升地理信息传输和认知交互效率；然后，对虚实地理空间多通道认知负荷进行分析，通过眼动参数指标量化监控、分析和优化认知负荷，提出基于注视点渲染的认知效能优化理论模型，提升交互体验.     

乳腺肿瘤超声图像形态特征选择

形态特征是超声诊断乳腺良、恶性肿瘤的重要依据.拟建立最佳形态特征矢量,研究提取了似圆度、平均标准化径向长度、熵等7种形态学特征,再用Logistic回归模型对特征进行选择,最终选取似圆度和面积比率这两个特征量组成最佳特征矢量.对经病理证实的乳腺良、恶性肿瘤超声图像进行识别,恶性肿瘤的识别率为93.3%,误判率为12.5%,良性肿瘤的识别率为88.2%,误判率为6.25%.