Proeftuin simuleert werklast commandocentrum marineschip

| Jelle Posthuma

In het BMS Lab van de UT simuleren onderzoekers de werklast die ‘operatoren’ van commandocentrales op een marineschip ervaren. De grote vraag luidt: wanneer raken ze overbelast?

Photo by: RIKKERT HARINK

Een commandocentrale op een marineschip spreekt tot de verbeelding. Het is een zenuwcentrum waar belangrijke beslissingen worden genomen door ‘operatoren’, mannen en vrouwen die in opperste concentratie verschillende systemen vaak tegelijkertijd bedienen. Het levert een enorme informatiestroom op en vrijwel iedere beslissing heeft een grote impact. Sterker nog: een verkeerde beslissing kan funest zijn. Maar wat als de operatoren te maken krijgen met een te hoge werklast?  

Dat is precies wat ze in de Brain Computer Interface (BCI) Proeftuin onderzoeken en in de toekomst willen voorkomen. In het BMS Lab van de UT bestuderen ze de werklast onder andere door het meten van neurofysiologische-signalen. Dat zijn signalen afkomstig uit de hersenen. De proeftuin is gesubsidieerd vanuit de provincies Overijssel en Gelderland, vertelt Johan de Heer, Director Research Programs van Thales, het technologiebedrijf uit Hengelo dat het onderzoek samen met de UT initieerde.

Samenwerking

Thales ontwikkelt commandocentrales, bijvoorbeeld voor op een fregat van de marine. Op zo’n schip werken meerdere operatoren samen met complexe en steeds intelligentere systemen, of beter: computers met kunstmatige intelligentie (AI). In de proeftuin wordt deze samenwerking onderzocht, legt De Heer uit. ‘De vraag is hoe mensen onderling of met een computer samenwerken en welke werklast daarbij komt kijken, en welke gevolgen dat heeft voor de prestaties van het team.’

Het gaat hierbij om zogenaamde ‘tijdkritische systemen’. ‘In een commandocentrum kan het namelijk behoorlijk hectisch zijn. Er worden onder hoge druk in korte tijd veel beslissingen genomen met een grote impact. De werklast die hierbij komt kijken proberen wij te simuleren in de proeftuin van het BMS Lab.’

Ruimteschip

Voor deze studies worden studenten ingeschakeld, vertelt UT-onderzoeker Nienke Bierhuizen. ‘De proefpersonen krijgen een soort cap op hun hoofd. Dit apparaat, ontwikkelt door Artinis Medical Systemens, meet hersenactiviteit aan de hand van infraroodlicht. Ook worden er sensoren om de hand gedaan, waarmee we het hartritme en zweet kunnen meten.’ Ten slotte krijgen de proefpersonen een soort band om hun hoofd, die de hersenen als het ware afluisteren aan de hand van elektrische activiteit. ‘Deze koppeling tussen brein en computer noemen we een Brain-Computer Interface (BCI).’

Vervolgens gaan de proefpersonen aan de slag met een opdracht, in dit geval het besturen van een ruimteschipsimulatie op de computer, vertelt Thomas de Groot, onderzoeker bij Thales en betrokken bij het werklastproject. ‘De proefpersonen krijgen een gemeenschappelijk doel, maar voeren verschillende taken uit. Ondertussen kunnen ze onderling communiceren. Wij meten de neuro-fysiologische-signalen van twee proefpersonen tegelijkertijd en houden bij hoe ze presteren. Ook vragen we steeds hoe ze het zelf ervaren door ze vragenlijsten te laten invullen. Deze vragenlijsten vergelijken we later met de vergaarde data van het hersenonderzoek.’

Zwakste schakel

In een commandocentrale komt alle informatie uiteindelijk bij de mens terecht, die blijft eindverantwoordelijk, vertelt De Heer. ‘De vraag is of een mens het allemaal tijdig kan verwerken. Daarom is het erg belangrijk om de werklast te meten. Als een operator overbelast of juist onderbelast raakt, is het tijd om actie te ondernemen, bijvoorbeeld door er iemand bij te roepen of door rust te nemen. Nog mooier zou het zijn als de AI – een computer met kunstmatige intelligentie – begrijpt wanneer een mens overbelast raakt, waarop het systeem informatie anders presenteert of taken overneemt. Uiteindelijk willen we toe naar een zogenaamd mens-machine-systeem.’ 

Het lijkt haast alsof de mens inmiddels verworden is tot zwakste schakel in het systeem. Maar daar zijn de onderzoekers het niet helemaal mee eens. ‘Dat zou ik niet zo zeggen’, reageert De Heer. ‘Machines worden steeds slimmer, dat klopt. Maar altijd als maatje van de mens. De mens is in staat om te komen tot een creatieve oplossing, en daar kan een AI nog niet aan tippen. Toch zal een computer het bij het verwerken van een grote hoeveelheid data altijd winnen van de mens. Daarom moet je het echt als teamwerk zien.’

Aan boord

De onderzoekers willen de ruimteschipsimulatie vertalen naar de ‘echte wereld’, zodat ze bijvoorbeeld in een marine-fregat de werklast van operatoren kunnen meten en voorspellen. ‘Het is de bedoeling dat we de sensoren meenemen aan boord van het marineschip’, vertelt De Heer. ‘We plaatsen de sensoren dan op het hoofd van de operatoren, om aan de hand van de BCI te voorspellen wanneer iemand tijdens het reguliere werk een te hoge of te lage werklast heeft. Dit kunnen we niet alleen toepassen op een marineschip, maar bijvoorbeeld ook in de meldkamer van de hulpdiensten.’

Voor het zover is zijn er nog genoeg hobbels te nemen, weten de onderzoekers. De Groot: ‘De sensoren moeten de operatoren niet storen tijdens hun werkzaamheden. In de proeftuin kunnen we dit onderzoeken.’ En er zijn nog meer vraagstukken, weet De Heer. ‘Hoe ga je bijvoorbeeld om met de data? En hoe zit het met privacy? Ook niet onbelangrijk: hoe gaan we deze techniek vermarkten? Want het moet uitgroeien tot een verdienmodel.’

Voorlopig speelt het onderzoek zich nog af binnen de muren van het gesimuleerde ruimteschip. Het project verloopt in drie fases, legt Bierhuizen uit. Eerst wordt de werklast van één proefpersoon gemeten, vervolgens worden twee proefpersonen losgelaten op de ruimteschipsimulatie. In deze fase zit het onderzoek nu. Als laatste wordt er een computer (AI) toegevoegd aan de simulatie, om de samenwerking tussen mens en computer te meten.

In de huidige situatie kijkt een supervisor nog rond op de werkvloer en ‘proeft’ hoe zijn medewerkers erbij zitten. ‘Maar als je het objectief kunt meten, bijvoorbeeld doormiddel van hersenactiviteit, dan is ingrijpen veel makkelijker en accurater’, zegt De Heer. ‘Dat zorgt voor betere prestaties. Zie het voor je. Als de werklast te hoog is, gaat er ergens een lampje branden en kan de supervisor ingrijpen, of nog beter: het systeem zelf.’