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TU Berlin

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Digital Product – Digital User

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Das Projekt Digitales Produkt - Digitaler Nutzer (DPDN) hat die Entwicklung innovativer Ansätze zur holistischen Modellierung von Mensch-Maschine-Systemen zum Ziel. Dabei steht besonders die kognitive Ergonomie im Fokus. Kognitive Ergonomie beschreibt die Gestaltung eines Systems anhand der kognitiven Fertigkeiten und Strategien des Nutzers und der Anpassung von Systemen an diese Fertigkeiten. Der neuartige holistische Modellierungsansatz wird dazu beitragen, die zugrundeliegenden kognitiven Prozesse der Mensch- Maschine-Interaktion weiterführend zu verstehen und eine nutzerzentrierte Systementwicklung bereits zu Beginn des Produktzyklus zu gewährleisten. Die umfassende Modellierung mit kognitiven Architekturen wie Adaptive Control of Thought- Rational (ACT-R) eignet sich für ein derartiges Vorhaben. Die menschliche Raumkognition wird allerdings durch existierende kognitive Architekturen nicht abgebildet. Im Projekt wird daher eine existierende Architektur auf Grundlage behavioraler und psychophysiologischer Erkenntnisse zur Abbildung raumkognitiver Prozesse erweitert.

Außerdem wird eine Schnittstelle zur Interaktion zwischen kognitiven und mechatronischen Modellen entwickelt. Im ersten Schritt wird ein kognitives Modell für die räumlich-kognitiven Prozesse der mentalen Rotation sowie der mentalen Faltung entwickelt. Im zweiten Schritt wird das kognitive Modell so erweitert, dass es beide Prozesse kombiniert abbildet. Weiterhin wird eine Schnittstelle entwickelt, die es dem kognitiven Modell erlaubt mit dem technischen System zu interagieren. Jede Iteration des kognitiven Modells wird experimentell auf ihre behaviorale und psychophysiologische Validität überprüft.

Hierfür wird die elektrokortikale Aktivität anhand des Elektroenzephalogramms (EEG) erhoben und mit daten-getriebenen Methoden ausgewertet. Die elektrophysiologischen Daten unterstützen bei der Evaluation der Modelliterationen und bieten wertvolle Informationen für die jeweilige nächste Modellerweiterung. Daneben erlaubt das erweiterte kognitive Modell eine hypothesengeleitete Analyse menschlicher Hirnaktivität sowohl für isolierte räumlich-kognitive Prozesse als auch für die Kombination der Prozesse. In einer Reihe von Experimenten mit zunehmender Stimuluskomplexität beginnend mit etablierten 2D Stimuli, über realistischeren komplexen Stimuli, bis hin zu realen 3D Objekten, wird die EEG-Aufnahmemethode sukzessive angepasst. Der beschriebene Forschungsansatz erlaubt eine modellbasierte Analyse menschlicher Hirnaktivität räumlich-kognitiver Prozesse sowie die Weiterentwicklung des kognitiven Modells anhand zeitlich hochauflösender elektrophysiologischer Daten. Die Kombination von kognitiver Modellierung und Elektrophysiologie erlaubt damit neue Erkenntnisse und Entwicklungen in mehreren Forschungsfeldern und bietet die Grundlage für einen neuen, nutzerzentrierten holistischen Modellierungsansatz.

Geleitet wird das Projekt durch Nele Rußwinkel, mit Beteiligung von Klaus GramannRainer Stark und Carina Fresemann. Als wissenschaftliche Mitarbeiter sind Kai Preuß (kognitive Modellierung) und Leonie Raddatz (Biopsychologie) am Projekt beteiligt, sowie die wissenschaftlichen Hilfskräfte Cédric Donati und Severin Reuter.

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