Progetti ARTEMIS-JU CAMMI & D3CoS

1. Progetti ARTEMIS-JU CAMMI & D3CoS Cognitive Adaptive Man Machine Interface for Cooperative Systems 19 Settembre 2012 – ENAV ACADEMY – Forlì (IT) Magda Balerna

2. ARTEMIS – JU Sub Project 8: HUMAN Centred Design • I progetti ARTEMIS-JU CAMMI e D3CoS sviluppano tecnologie per sistemi interattivi multimodali intelligenti applicabili specialmente a utenti, con capacità di interazione con sistemi contesto-consapevoli e adattabili. • Le applicazioni sono state focalizzate a sistemi di HMI manned e unmanned. • Le innovazioni tecnologiche hanno permesso progressivamente l'introduzione di sistemi di assistenza automatizzati e avanzati che conducono a un'interazione complessa tra individuo e automazione che si è dimostrata causa, in molti casi, di nuovi tipi di errori umani. • Si è riconosciuto che l'automazione da sola non può risolvere i problemi ed il problema cruciale è come realizzare un livello adeguato della cooperazione di uomo-macchina con una giusta condivisione dell’autorità.

3. FALCO Sistema Tattico UAV,per sorveglianza e per missioni si sicurezza e ricognizione. Normalmente in operazione. • ARTEMIS-JU (Call 2008): • CAMMI: Project Coordinator- www.cammi.eu • (Cognitive AdaptiveMan Machine Interface) Mirach100/5 Il Mirach 100/5 è un target utilizzato per missioni di addestramento in scenari multi-aereo e di elevate prestazioni.

4. CAMMIIn CAMMI sono stati sviluppati 10 diversi prototipi : • Prototipo di MMI : 5 • Sensori prototipo: 3 • Altri prototipi: 2 • EFIS: Dominio dell’avionica Manned • GCS: Dominio dell’avionica Unmanned • CEnT: Applicazioni nel dominio di Protezione civile • AAA: Dominio Automotive • AAA: Dominio Agricoltura • Sensori “Contactless” • Sensori Fisiologici • Sensori di “Task Activities” • Prototipo di CSA (Cognitive Supervisor Agent) • Ambiente Virtuale 3D per la simulazione

5. Base di Certificazione del FALCO • La base di certificazione del Falco è stata definita a partire dalla CS-VLA ed integrando i requisiti della CS-23. • SC D-771 Pilot Compartment- (a) • SC D-773 Pilot Compartment View- all • SC D-775 Windshields- (b) • CS VLA 777 Cockpit Controls- all • CS VLA 779 Motion and Effect of Cockpit Controls- all • CS VLA 781 Cpckpit Control Knob Shape- all • CS VLA 1141General (PowerplantControls)- all • CS VLA 1143Engine Controls - all • SC E-1145 Ignition Switches - all- • SC F-.1309 Equipment systems and Installation- (b),(d) • SC F-1321 Arrangement and Visibility- all • SC F-1322 Warning,Caution,and Advisory Lights - all • SC F-1326 Pitot Heat Indication System- all • SC F-1331 Instruments using a power source - (a) • SC F-1335 Flight Director System- all • SC F-1361 Master Switch Arrangement - (b) • SC F-1381 Instrument Light- all- • SC G-1523 Minimum Flight Crew- all • CS VLA 1525 Kinds of Operations- all • SC G-1541 General (Markings and Plakards)- all • SC G-1543 Instrument Markings-General- all • SC G-1545 Airspeed Indicator- all • CS VLA 1549 Powerplant Instruments- all • CS VLA 1551 Oil Quantità Indicator- all • SC G-1553 Fuel quantity Indicator- all • CS VLA 1555 Control Markings- all • SC G-1559 Operating Limitations Placards- all • CS VLA 1581General (Aircraft Flight Manual)- (a) • Handling • Warning • Cockpit controls • Control markings • View • Function and Installation • Electronic display • Electronic equipment Sinossi

6. Strategie di Mitigazione • Modifica dell’interazione • Questa modalità è focalizzate al modo con cui l’operatore umano interagisce con il sistema. Si realizza al livello di “userinterface” con la capacità di modificare solo alcune modalità di rappresentazioni delle informazioni. • Gestione dei Task • Questa strategia deriva dalla capacità che il sistema ha di supportare persone che operano in ambienti “multi-tasking”.Tipicamente il livello di automazione è basso, e l’operatore mantiene la responsabilità dell’esecuzione dei task e l’automazione è usata essenzialmente per attivare prontamente l’operatore ad attivare certi task e non altri. • Assistenza dell’Automazione • Questa strategia è orientata ad attivare un più alto livello di automazione dove l’operatore e l’automazione assieme dividono la capacità di eseguire un task. Quanto detto richiede un cambio di iterazione tra l’operatore e l’automazione. Un sistema adattivo può variare l’allocazione delle funzioni tra operatore e automazione. • Consegna a Task Automatici • Questa strategia è basata sulla rimozione della responsabilità del task dall’operatore, quindi determina una significativa variazione della divisione del lavoro tra l’operatore e l’automazione. Questo implica un livello di automazione più alto e una più bassa interazione con l’operazione: l’automazione rileva l’intero task eseguito dall’operatore.

7. Risultati • Metodo • Capacità di ricondurre HMI dei differenti domini a sistemi dalla stessa architettura basata sua una parte peculiare o piattaforma e dalla parte comune che a partire dal contesto e dallo stato sulla base del workload valutato identifica la strategia di mitigazione, utilizzando metodi di verifica e test comuni. • Valutazione • L'efficacia di tenere il carico di lavoro sotto una soglia di accettabilità per tutti i domini considerati da CAMMI. Punta a dimostrare che in un approccio “joint-cognitive” quando il carico di lavoro aumenta superando la capacità dell'operatore è mitigato attraverso la delega di compiti ad agenti autonomi. • Mitigazione • I metodi di valutazione dello stato cognitivo mediante sensori e l’impiego delle strategie di mitigazione ha permesso di meglio utilizzare le risorse cognitive degli operatori migliorando le prestazioni nei task primari e riducendo lo stato di workload percepito.

8. ARTEMIS-JU (Call 2010): • D3CoS: Partner No.14 - www.d3cos.eu • Designing Dynamic Distributed Cooperative System . Mini/Micro UAS Include ASIO Mini UAS & Spyball Micro UAS

9. D3CoS • Allocazione dinamica dei Task • Progetto ARTEMIS che si può considerare un follow-up di CAMMI. Applicabilità a differenti domini (avionico Manned, Unmanned, Automotive) compreso il “Maritime”.La allocazione dei task è effettuata sulla base del dominio. • Architettura Distribuita • Schema di rappresentazione dei domini organizzata per categorie e basate sulle proprietà degli oggetti coinvolti. • Sistema Cooperativo • D3CoS mette a disposizione dei metodi comuni, a tutti i domini, per il controllo, il protocollo, la navigazione.

10. D3CoS: Applicazione UAS • Scenario • 2 principali casi d’uso • Assistenza in incidenti • Assistenzanelrilevo di Disastri • Alluvioni • Terremoti • Slavine • Identificazione di MTT(Methods, Techniques, Tolls)

11. D3CoS : Methods Tools and Techniques: • Metodi • Criteri e regole per l’impego nei cicli del progetto delle “techniques” messe a disposizione dai partner. • Tools • Strumenti comuni utilizzati dai partner industriali nei cicli del progetto. Gli strumenti sono specializzati per i singoli domini e messi a disposizione da partner legati alla ricerca. • Techniques • Criteri e regole per l’impego nei cicli del progetto dei “tools” messi a disposizione dai partner.

12. Archetipi da implementare • Guida e navigazione • Controllo di velivolo multiplo e autonomo. Le strategie di guida sono elaborate per valutare la capacità di ricognizione sulla base di sensori imbarcati e sono validate con a rig con “hardware-in-the-loop”. Metodi di controllo di traiettorie per ottimizzare la mappatura del territorio. • Controllo d’assetto in formazione • Controllo dell’assetto, analisi di stabilità, in presenza perturbazioni in configurazioni “leader-follower”, dove il leader esegue la missione e i followersi riferiscono a questo ultimo. Metodi di separazione traiettorie. Presenza di perturbazioni/minacce. • Metodi adattativi • Operazioni accurate e stabili per riorganizzare velocemente l’osservazione sulla base di nuovi obiettivi di missione. Metodi per gestire la ridistribuzione delle attività in caso di: failure di uno o più elementi dello sciame; Implentazione della “click & go” capability. • Modelli di cooperazione • Simulazione e analisi di intervento di agenti cooperanti e non cooperanti. Modello predittivo per il controllo di velivoli multipli in presenza di “link-loss”.

13. Sviluppo • Modelli e simulazione • Definizione dei requisiti. Modelli e simulazione di sistemi cooperativi incluso la simulazione del modello umano. • Valido per il primo ciclo di sviluppo. • Rig verifiche e test • Rivisitazione dei requisiti. Modelli e simulazione di sistemi integrati e test con hardware-in-the-loop. • Valido per il secondo ciclo di sviluppo. • Dimostrazione • Integrazione del sistema e dimostrazione dei requisiti. • Valido per il secondo ciclo di sviluppo.

14. HMI Valutazioni di “Usabilità” Cognitive walkthroughDall’utilizzando modelli di comportamento umano si identificano problemi progettazione. Valutazione EuristicaIntervento di esperti che esamineranno (usandolo) il sistema secondo criteri di valutazione predefiniti. Hierarchical Task AnalysisScomposizione del compito in obiettivi, ovvero lo scopo dei compiti, operazioni, ovvero i comportamenti e piani ovvero decisioni e sequenzializzazione delle operazioni Predictive Human Error AnalysisA ciascun livello della gerarchia si associano i possibili errori che l’operatore può compiere al quel livello.

15. Valutazione di Workload & Stress Valutazione nelle fasi di sviluppo, sulla base di un protocollo messo a disposizione dall’Università di Modena e Reggio Emilia, partner di progetto Single-Agent Luglio 2012. Multi-AgentGennaio 2013 Swarm Multi Active Agent Luglio 2013.

17. Grazie per la vostra attenzione magda.balerna@selexgalileo.com