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di Andrea Quarenghi
24 Settembre 2003
Daniele Baranzini, dopo la laurea in Psicologia Sperimentale a Padova ha lavorato quattro anni presso il JRC (Joint Research Centre - Human Factors Sector, di Ispra vicino Varese). Attualmente è ricercatore nel campo Human Factors presso il Department of Psichology del Trinity College a Dublino, dove ha iniziato l’anno finale di dottorato.
Il progetto AITRAM (Advanced Integrated Training in Aeronautics Manteinance) al quale il suo gruppo lavora (APRG - Aerospace Psychology Research Group) è un progetto di ricerca finanziato dalla Comunità Europea. Ha l’obiettivo di “contribuire alla crescita dei processi di apprendimento sviluppando un sistema di addestramento avanzato nella manutenzione aeronautica, basato su concetti innovativi, nuovi approcci cognitivi e tecnologie di simulazione”. In modo particolare, il progetto AITRAM si focalizza sull’importanza dei Fattori Umani (HF) in tutto ciò che riguarda la manutenzione aeronautica, ricercando la limitazione degli errori, l’aumento di consapevolezza dei manutentori riguardo i loro compiti (in un campo dove la sicurezza è fondamentale), e una maggiore efficienza.
Il suo gruppo di ricerca sta sperimentando l’uso della realtà virtuale come strumento formativo nel campo della manutenzione di aerei. Prima di procedere oltre, di quale Realtà Virtuale parliamo?
Per VR (Virtual Reality) si intende la simulazione di un ambiente artificiale in cui interagire con oggetti riprodotti sotto forma di immagini, suoni ed effetti cinestetici: l'interazione è percepita come "simile a quella reale", anche se è ovvio che non si possono ancora riprodurre ogni sensazione della realtà in modo artificiale.
In tal senso anche il personal computer comune può essere considerato un ambiente virtuale. Alcune scuole di pensiero però richiedono che il soggetto che interagisce in un ambiente artificiale, di Virtual Reality, debba percepire le stesse condizioni fisiche e operative di un ambiente "reale". Per esempio la tridimensionalità, la profondità, il senso di presenza nell' ambiente, l’interazione con oggetti, i feedback sensoriali, la locuzione, navigazione, movimento e così via. Ecco perché vengono utilizzati caschi-con-display e guanti, che riproducono mani e braccia nell' ambiente artificiale. Un esempio è nella fotografia allegata.
Che cosa state utilizzando nel progetto AITRAM?
Per AITRAM abbiamo previsto l'utilizzo di:
· Caschi-con-Display (generalmente chiamati Head-Mounted-Display)
· Visori
· Guanti (Gloves) per interagire nell'ambiente
Comunque per i primi esperimenti ci siamo affidati a interfacce più semplici e di base, ossia meno "immersive", come un semplice PC con mouse.
Passiamo adesso alla definizione del progetto formativo, partendo dalla cornice. Dalla scelta di investire nell'Human Factor come fattore cruciale per lo sviluppo organizzativo, alla strutturazione multidimensionale del processo formativo; dalla valutazione di task e procedure alla decisione di investire nella VR come strumento cruciale. Che cosa vi ha portato a scegliere quest’ultimo?
Ci sono due motivi di base:
1)la formazione con VR va considerata come strumento per ovviare a problemi/carenze di risorse organizzative, economiche e logistiche della compagnia aerea. per esempio ci sono i trainees (le persone in formazione) ma manca, o è difficile reperire, l'oggetto su cui si fa il training, per esempio il componente, la singola parte o l’oggetto fisico che si trova in una cabina di pilotaggio. Insomma, gli allievi ci sono ma sono toppi per attuare un corso su un oggetto che è troppo costoso nella realtà e, a volte, costoso anche nella simulazione di mockup, di modello fisico. A volte si ha un modello fisico, ma spesso deve essere modificato perché non rappresenta il sistema su cui si ha bisogno di fare formazione. Si pensi al problema aggiornare il modello per simulare una plancia di comando o un pezzo del motore di un B747.
2) La VR è sostanzialmente più flessibile come strumento di training di un simulatore reale. La VR può creare condizioni di training in cui gli obiettivi della formazione possono essere misurati dalle operazioni che lo studente prova durante il corso: si possono quantificare il tipo e il numero di errori procedurali o comportamentali facendoli calcolare dal sistema stesso e, come istruttore, concentrarsi nella valutazione di aspetti di più alto livello. Insomma la VR può ricreare condizioni simili a un esperimento in laboratorio con la sicurezza che se lo studente commette un errore, l'errore è reversibile: se viene danneggiato un oggetto nella VR, non si ha nessun danno. Se in una sessione a un simulatore si perde il controllo del velivolo, non si finisce all'ospedale. Ciò significa che la VR è perfetta per sistemi di lavoro ad alto rischio, dove la sicurezza è fondamentale. (Leggi anche questo articolo)
Come si rapporta la mente dell'individuo, e il suo apprendimento, con lo strumento personal computer? Lei è uno psicologo...
Qui occorre fare una distinzione tra il concetto di "simulazione" e "presenza".
Rapportarsi al "Personal Computer" come strumento che permette un knowledge/skill transfer (ovvero il passaggio delle competenze riguardante l’oggetto della formazione) è funzione di quanto si riesce a riprodurre la "Psychological fidelity" della situazione di training. L'engineering aveva pensato per anni che la cosa più importante fosse la Fisical Fidelity, ovvero la rappresentazione più accurata possibile degli oggetti fisici nel mondo virtuale. Ma sbagliava.
Quindi la mente dello studente si rapporta tanto meglio alla situazione rappresentata dal PC tanto più si riesce a illudere lo studente che ciò che sta facendo in VR è come se stesse succedendo veramente. Il concetto è identico a quello rappresentato nel film Matrix, è chiaro?
E quindi, la Psychological Fidelity non è rappresentata dalla maggiore somiglianza possibile degli oggetti virtuali a quelli reali, ma dalla fedeltà della situazione. Per fare ciò come procedete? Individuate task precisi, oggetto del passaggio dello skill transfer, e in base a questi programmate la simulazione?
Si individuano task precisi e si procede a una indagine dal punto di vista operativo. Si devono cioè riprodurre sequenze di azioni o condizioni di lavoro che capitano realmente, rispettando certe sequenze di eventi. Badando a che non siano permesse operazioni accettabili di per sé ma non attuabili in certe condizioni di lavoro. La riproduzione di un task di manutenzione aerea con la VR, come per esempio la rimozione di un componente dell'ala dell'aereo, non può prevedere che il soggetto lavori a questo compito quando vuole, perché ci sono aspetti operativi che devono essere considerati: deve aver disattivato alcuni sistemi idraulici o elettrici andando prima nella cabina di pilotaggio, quindi applicare dei cartellini di riferimento (warning) a tali sistemi per far si che altri tecnici non li riattivino per errore, e così via. La logica non è di riprodurre perfettamente tutti questi oggetti nella VR, ma riprodurre le sequenze di operazioni da tenere a mente ogni volta che si compiono certe azioni.
Può chiarire meglio il suo riferimento al film Matrix?
Ci sono due aspetti ben rappresentati nel film:
1) Neo impara con Morpheus = la presenza di un istruttore, ossia di Morpheus, è fondamentale qualsiasi sia la tecnologia che si sta utilizzando per il training.
2) Neo sperimenta e impara tramite azioni e movimenti direttamente: gli aspetti teorici e di competenza sono direttamente associati alle azioni sul campo, ovvero il combattimento.
Che cosa il vostro software VR dà di più rispetto al tradizionale e-learning? Quali i benefici e quali gli aspetti da migliorare?
Dal punto di vista tecnico la VR può essere unita all'e-learning tramite gli stessi mezzi dell’Information Technology. E' solo matematica applicata. Un modello futuro di e-learning con VR immersiva potrebbe assomigliare a fare surfing internet "dentro internet". Quindi la questione di che cosa serve migliorare ruota attorno al problema degli organi di senso: tatto e vista, sensazione di accelerazione, contatto. Tutte cose ancora troppo "intelligenti" e che richiedono molto lavoro sulle interfacce uomo-macchina di quanto non si fosse pensato all'inizio delle applicazioni VR.
Il problema, sostanzialmente, diventa: come ingannare la mente e il corpo il meglio possibile, ovvero togliere a chi viene addestrato la sensazione del "virtuale"?Esattamente.
Torniamo al progetto; come si è svolta la parte di e-learning?
L'e-learning non include tradizionalmente la VR immersiva, ossia quella fatta con guanti e caschi con visori immersivi. In AITRAM c'è l'idea di connettere in rete più studenti e creare una situazione di lavoro di gruppo tra studenti reali separati geograficamente ma esposti alla stessa sessione VR. Dico idea perché è la classica applicazione che pone problematiche computazionali non indifferenti. Inoltre il nostro modello di VR training si è sviluppato a partire dalla progettazione delle strategie di training (Training modes) e non dalla tecnologia. Finora AITRAM VR TRAINING è stato sperimentato nelle aule su PC non in rete, anche se si può usare sia in aula sia a casa (self-paced system). Si può essere seguiti da in istruttore reale oppure seguire una fase test per avere un debriefing su ciò che si è fatto durante una sessione in VR, o si può essere guidati su cosa fare in certe circostanze passo dopo passo. L'innovazione è nell' accoppiare la maggior parte delle training strategies in un unico software: ciò crea una grande flessibilità centrata sul tipo e sul livello di competenza dello studente. (Leggi per esempio).
Comunque, gli aspetti da migliorare non sono mai da ridurre a semplice problema tecnico, o almeno questo è quanto concettualmente abbiamo seguito in AITRAM. La formazione con la VR non consiste nell'uso dell’IT, ovvero d’una nuova tecnologia, ma paradossalmente la formazione migliora quanto più elimini la tecnologia dagli occhi del soggetto. Lo studente non si deve accorgere della tecnologia che sta utilizzando. E in futuro la migliore VR sarà quella “trasparente”, quella meno invasiva e appariscente possibile.
Nella sua esperienza di tutor durante le sessioni di lavoro in VR, quali sono state le reazioni degli utenti: dubbi, rassicurazioni, richieste di spiegazioni? Qual è la sua impressione sulle loro valutazioni individuali?
Trattandosi di una sperimentazione industriale, prima di sviluppare il prodotto finale bisogna testarlo ripetutamente e a diversi livelli di complessità.
Ho appena finito di fare le analisi statistiche su tre campioni di soggetti provenienti da tre diverse compagnie di manutenzione europee in Irlanda, Svizzera e Italia.
La Valutazione della Usabilità è molto buona. Ma per valutare se AITRAM migliora la prestazione di apprendimento di certi task confrontando i risultati di soggetti esposti a training tradizionale contro soggetti esposti ad AITRAM più il training standard è ancora in corso. La prossima valutazione sarà centrata sui miglioramenti che fornisce l’utilizzo di Head Mounted Dispay e Gloves, ossia una formazione in una realtà virtuale immersiva.
In generale, e come istruttore, AITRAM soddisfa soprattutto la capacità di navigare attorno agli oggetti e comprenderne la disposizione o la localizzazione di componenti molto complessi. Gli studenti sono tecnici di manutenzione e riconoscono che AITRAM è un metodo efficace ed efficiente per affrontare compiti di manutenzione di diverso tipo: problemi meccanici, elettrici o idraulici di un componente, visualizzazione e interazione con le componenti di un apparato complesso.
I loro dubbi sono rimasti sui tipi di scenario di task che abbiamo sviluppato: alcuni scenari erano troppo semplici. Ricordo che uno degli obiettivi innovativi di AITRAM è l'accoppiamento di un training tecnico con un training Human Factors .
Ma in generale possiamo dire che il sistema avrà un futuro e si andrà oltre il prototipo industriale, una volta che sarà testato sotto tutti gli aspetti.
(per altre informazioni in proposito http://www.tcd.ie/Psychology/aprg/index.html)
Intervista a cura di Andrea Quarenghi, psicologo (andreaquarenghi@infinito.it)
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