tema 4 interacción humano máquina - ugr.esact/presentacion/interaccionh-m_clasemagistral... ·...
Post on 30-Aug-2019
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tema4.InteracciónHumano-Máquina. Resumen de la Clase Magistral.
Prof. Ángel Correa Torres.
Curso de Ergonomía Cognitiva 2017-2018.
Universidad de Granada.
Página 2 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
Este documento incluye las diapositivas y el resumen de los comentarios del
profesor correspondientes a la clase magistral sobre Interacción Humano-Máquina
del curso de Ergonomía Cognitiva en el Grado de Psicología de la Universidad de
Granada en su edición de 2017-2018.
Este material está publicado bajo una licencia de Creative Commons de
Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0). Cualquier persona
puede compartir (copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato) y
adaptar (remezclar, transformar y crear a partir del material), bajo las condiciones
siguientes: reconocimiento (se debe reconocer adecuadamente la autoría,
proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se han realizado cambios) y no se
puede utilizar el material para una finalidad comercial.
Cómo citar este documento:
Correa, A. (2018, Marzo). Interacción Humano-Máquina. Clase magistral
presentada en el Curso de Ergonomía Cognitiva 2017-18, Universidad de Granada.
Si tienes alguna sugerencia o pregunta no dudes en contactar conmigo en la
siguiente dirección de correo electrónico: act@ugr.es.
Deseo que este material te resulte útil y agradable como herramienta de
aprendizaje.
Ángel Correa Torres
Profesor Titular de Neuroergonomía
y Ergonomía Cognitiva
Página 3 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
Índice
0. Contextualización del tema .................................................................................... 4
1. Un viaje ergonómico en el tiempo ......................................................................... 4
2. La pesadilla y el sueño de la ingeniería ................................................................. 6
3. Las ironías de la automatización ........................................................................... 7
4. Abusos, desusos y malos usos de la automatización ........................................... 8
5. Estar fuera del bucle (y cómo entrar) .................................................................. 10
6. Aplicaciones de la automatización interesantes para la Ergonomía Cognitiva ... 11
7. Referencias bibliográficas .................................................................................... 13
Palabras clave: automatización, Lista de Fitts, niveles de automatización, ironías de la automatización, comunicación bidireccional, feedback-retroalimentación, abuso, desuso y mal uso de la automatización, complacencia, decremento de vigilancia, desconfianza, exceso de confianza, “que viene el lobo” (cry wolf), fuera del bucle, teoría del control, consciencia de la situación, sistemas de ayuda a la conducción (ADAS), sistemas de información en el vehículo (IVIS), interfaz cerebro-computadora (BCI), robots sociales, psicología robótica.
Página 4 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
0. Contextualización del tema
Hasta ahora nos hemos centrado en factores específicos del individuo. Con el
objetivo ergonómico cognitivo de asegurar que las personas (especialmente
cuando están trabajando) puedan realizar las tareas mentales de forma cómoda,
fácil, eficiente y segura, nos hemos interesado por conocer y medir diferentes
estados del individuo que realiza dichas tareas.
Concretamente, hemos aprendido qué factores pueden propiciar que las
personas sufran sobrecarga (o infracarga) mental, experimenten fallos durante una
tarea de vigilancia o sientan fatiga mental. También sabemos ya cómo medir dichos
estados en diferentes dimensiones (subjetiva, conducta y fisiológica), y qué se
puede hacer en el caso de que las condiciones psicológicas de la persona puedan
suponer un peligro para la seguridad pública y para su salud, es decir, cómo se
podría plantear una intervención ergonómica para evitar o paliar dichos estados.
Sin embargo, no olvidemos que el objeto de estudio de la ergonomía no es
el individuo, ni tampoco el sistema, dispositivos o herramientas que utilice, sino la
combinación de ambos: la ergonomía estudia el individuo actuando sobre dicho
sistema. El tema que vamos a estudiar a continuación es un claro reflejo de esta
concepción actual de la ergonomía, donde aprenderemos sobre la dinámica de
interacción entre los humanos y las máquinas.
1. Un viaje ergonómico en el tiempo
¿Por qué en ergonomía estudiamos las máquinas? ¿Cómo llegan las máquinas a
nuestras vidas?
Porque son las herramientas de nuestro tiempo. Si hacemos un largo viaje
en el tiempo, un repaso por la historia de la humanidad, Probablemente podamos
remontar los orígenes de la ergonomía al momento en que los humanos comienzan
a fabricar utensilios para su vida diaria: herramientas para cazar, para guardar,
preparar y cocinar los alimentos, etc. El diseño de estos utensilios va
evolucionando, se va refinando, por un proceso continuo de pilotaje o ensayo y
error (recordemos la “evolución natural del diseño” que comentaba Norman en su
Página 5 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
libro de 1990). Conforme entramos en nuevos periodos que cambian de forma
revolucionaria nuestra forma de vida, cambian las tareas, los objetivos y por tanto
las herramientas que necesitamos diseñar para la consecución de los mismos.
Por ejemplo, con la aparición revolucionaria en el Neolítico de la agricultura y
la ganadería, surgen las tareas del cuidado del campo y los animales domésticos, y
la necesidad de inventar nuevos utensilios que faciliten dichas tareas: labrar la
tierra, construir casas y granjas, etc.
Después llega la Edad Antigua, que da comienzo al periodo histórico con la
invención de la escritura. La ergonomía tendría mucho que decir a la hora de
mejorar el diseño de procedimientos, herramientas y condiciones de trabajo donde
se realizan tareas de escritura.
“Curiosamente”, la Edad Media coincide con la invención de la imprenta. Si
la invención de la escritura resultó ser un poderoso instrumento de difusión del
conocimiento, imaginemos cuando aparece una máquina que es capaz de
“escribir” mucho más rápido y más eficientemente que un escribiente humano o
artesano de la escritura. Las máquinas...¿por qué son tan importantes? Porque
pueden hacer el trabajo de los humanos muy rápido y con poco esfuerzo.
Saltamos hasta la edad contemporánea, donde nos encontramos la
revolución industrial, comparable en trascendencia a la revolución neolítica, pues
ha cambiado radicalmente nuestra forma de vivir: pasamos de una sociedad rural a
una industrial. La revolución industrial está ligada a la invención de la máquina de
vapor alimentada por carbón. Los trabajadores artesanos pasan a trabajar a las
fábricas, y progresivamente son sustituidos por máquinas que realizan de manera
muy eficaz un trabajo sencillo y repetitivo, la producción en serie. Recordemos las
impresionantes imágenes del trabajador Charles Chaplin en la película “Tiempos
Modernos”.
Página 6 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
2. La pesadilla y el sueño de la ingeniería
Para entendernos, podemos simplificar mucho las cosas diciendo que la “pesadilla”
de la ingeniería es el ser humano. ¿Qué desventajas presenta un operario humano
en el contexto laboral (en relación con las máquinas)?
Las personas nos equivocamos, no somos buenos haciendo varias cosas
simultáneamente (multitarea), nos cansamos, nos ponemos enfermos, trabajamos
a cambio de dinero, y en comparación con las máquinas somos más ineficientes
(más lentos, menos productivos) en muchos casos. Por tanto, el sueño de la
ingeniería es reemplazar a los humanos en todas las tareas que se pueda, es decir,
la “automatización”.
En este contexto, la automatización se refiere a la ejecución que una
máquina realiza de una función o tarea que antes realizaba un humano
(Parasuraman y Riley, 1997). La automatización puede entenderse como un
continuo que va desde niveles mínimos de automatización, donde el control manual
es total, hasta la automatización total, donde la máquina ejerce el control absoluto
de todos los aspectos del proceso incluyendo la monitorización, de modo que la
persona sólo puede ver pero no controlar los resultados de dicho proceso.
En esta “fiebre” por automatizar las tareas al máximo surge una pregunta
clave: ¿Qué puede automatizarse y qué no, con garantías de eficiencia y
seguridad? Y, ¿cuál es el nivel de automatización óptimo? (cuanto control le damos
a la máquina, es decir, ¿qué funciones asignamos a los seres humanos y cuáles a
las máquinas?).
Para responder a esta pregunta surge la Lista de Fitts (1951), que pretende
establecer en qué son buenos los humanos y en qué las máquinas.
Qué hacemos mejor los humanos que las máquinas:
• Detectar pequeñas cantidades de energía en los estímulos (visuales o
acústicos).
• Percibir patrones de luz y sonido.
Página 7 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
• Improvisar y usar procedimientos flexibles.
• Almacenar grandes cantidades de información a largo plazo y recordar lo
relevante en el momento oportuno.
• Razonar inductivamente
• Emitir juicios
Qué hacen mejor las máquinas que los humanos:
• Responder rápidamente a señales de control y ejercer una gran fuerza
fácilmente y con precisión
• Ejecutar tareas repetitivas y rutinarias
• Almacenar información brevemente y después borrarla
• Computación y razonamiento deductivo
• Manejar operaciones complejas y realizar muchas tareas al mismo tiempo.
3. Las ironías de la automatización Volvamos a la idea fundamental: ¿para qué sirve la automatización?
Recordemos que el objetivo de automatizar las funciones es disminuir la
carga de trabajo (tanto la física como la mental), facilitando así el trabajo e
incrementando la producción y la seguridad. En resumen, se trata de ganar en
seguridad (prevenir el error humano), ganar en comodidad y ahorrar tiempo.
Sin embargo, en el campo de la automatización se dan dos grandes ironías,
es decir, su efecto es justamente lo contrario de lo esperado (Bainbridge, 1983).
En la automatización se pretende sustituir al humano (porque es ineficiente y
se equivoca) por una máquina, pero:
Página 8 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
1) Los diseñadores de dichas máquinas también son humanos y también se
equivocan. Por ejemplo, cuando realizan diseños que no están pensados para, que
no están centrados en el usuario.
2) Los humanos siguen siendo indispensables para todas aquellas tareas
que el diseñador no sabe automatizar.
De este modo, es frecuente encontrar la paradoja de que la automatización
puede incrementar la carga y la inseguridad. Concretamente, con la automatización
de procesos también surgen los grandes accidentes en las centrales nucleares, de
aviación, trenes y automóviles. Esto ocurre porque la automatización cambia la
naturaleza del trabajo, el tipo de errores y los problemas que surgen. Los sistemas
muy automatizados dejan cada vez menos funciones al operario, convirtiéndose
este en un vigilante pasivo en lugar de un participante activo. Esto conlleva el
problema de que el operario debe de mantener unos niveles adecuados de
vigilancia a lo largo del tiempo. Como hemos visto en un tema anterior, el nivel de
vigilancia tiende a disminuir a los pocos minutos de la realización de una tarea.
Otro problema aparece cuando surge un conflicto entre los objetivos del
usuario y los del sistema automático. Por ejemplo, el sistema operativo de un
ordenador que “decide” unilateralmente instalar automáticamente actualizaciones y
reiniciarse a pesar de que el usuario prefería seguir trabajando en ese momento.
Para evitar estos conflictos es importante diseñar artefactos que permitan una
buena comunicación bidireccional entre la persona y la máquina, de manera que
ambos puedan comunicar sus intenciones y metas de forma transparente
(recordemos el principio de diseño de “hacer que las cosas sean visibles”), para
que la interacción sea lo más efectiva y segura posible.
4. Abusos, desusos y malos usos de la automatización
Retomamos la cuestión que nos planteábamos: cuánto control debe cederse
a la máquina en la interacción entre personas y máquinas. Por un lado está claro
que las personas son falibles y que las máquinas pueden realizar multitud de
cómputos en paralelo con gran rapidez. Sin embargo, los sistemas automáticos
Página 9 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
también pueden fallar, bien por una avería de alguno de sus componentes, por un
fallo de diseño, o por carecer de la flexibilidad, las emociones y el conocimiento del
mundo que tienen las personas.
Cuando los humanos interaccionamos con las máquinas, podemos hacer
usos diferentes de la automatización. Según el tipo de uso, Parasuraman y Riley
(1997) distinguen entre abuso, desuso y mal uso. Se produce un mal uso de la
automatización cuando se confía excesivamente en la máquina sin ser consciente
de sus limitaciones. Desgraciadamente existen numerosos ejemplos de accidentes
en los que los pilotos de avión se habían dejado llevar por el piloto automático pero
no se habían percatado de que este se había desconectado o no funcionaba
correctamente. Es decir, se da el fenómeno de la complacencia, o exceso de
confianza en el sistema automático. Por otra parte, cuando dejamos de hacer una
tarea que ahora realiza una máquina, perdemos la práctica con ella, es decir,
perdemos pericia y habilidad en su manejo (se “olvida” a cambiar de marchas
eficientemente cuando llevas muchos años conduciendo un coche automático).
Cuando dejamos muchas funciones a la máquina, nos convertimos en sus
vigilantes: pasamos de realizar acciones (que nos mantienen activos y pendientes
de la tarea) a vigilar cómo esas acciones las realiza la máquina, por lo que también
aparece el deterioro en la ejecución (y posibles accidentes) debido al decremento de la vigilancia.
Por el contrario, cuando se desconfía de la máquina, por ejemplo un
sistema de alerta que es demasiado sensible y emite muchas falsas alarmas, los
operarios acaban por desconectar o no usar el sistema, ya que interfiere y resulta
molesto cuando se “equivoca” muy a menudo. Esto se conoce como “desuso”.
Aquí se ha descrito el fenómeno de “que viene el lobo” (cry wolf), basado en el
cuento donde el pastor que mentía frecuentemente de que venía el lobo para
mofarse de los vecinos al final no recibía ayuda de ellos cuando realmente lo
necesitaba.
En el caso del abuso de la automatización, este se produce por parte de los
diseñadores, que le confieren demasiado control al sistema sin tener en cuenta al
usuario. Sin embargo, no es posible eliminar el error humano simplemente
Página 10 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
prescindiendo por completo del operario, pues entonces el sistema automático
ahora sería más vulnerable a los errores del diseñador. Por tanto, el diseño de la
automatización de un proceso debería de tener en cuenta las responsabilidades y
capacidades reales de los operarios, manteniéndolos informados e implicados
activamente en el proceso con objeto de que puedan intervenir en aquellas
condiciones donde la seguridad está comprometida. Dicho con otras palabras, en el
diseño de una interacción H-M, el operario debe estar en el bucle.
5. Estar fuera del bucle (y cómo entrar)
En ergonomía se ha descrito el fenómeno de estar “fuera del bucle” para referirse
al deterioro de la ejecución de un operario cuando interactúa con un sistema
altamente automatizado. Para comprender las implicaciones de encontrarse fuera
del bucle podemos recurrir a dos analogías: a) el funcionamiento de un termostato,
y b) interacción humano – humano.
a) El termostato como ejemplo de sistema de control:
En un sistema de control hay cuatro elementos básicos: estado actual del sistema,
estado objetivo del sistema, el proceso de comparación y la retroalimentación
(feedback). Imaginemos que nos encontramos en un aula con temperatura
ambiental que nos causa frío, 16ºC. Entonces accionamos el termostato para
informarle al sistema de que la temperatura objetivo que debe alcanzar es de 20ºC.
El sistema establece un proceso de comparación: ¿“temperatura actual =
temperatura deseada”? y del resultado de la comparación el sistema aplica una
regla que retroalimenta, que recae sobre el estado actual del sistema:
• Si tª actual es < tª objetivo, incrementa la intensidad de la calefacción
(“echa más leña al fuego”).
• Si tª actual es = tª objetivo, no hagas nada, objetivo cumplido.
• Si tª actual es > tª objetivo, baja la intensidad del calor (“suelta el
acelerador, frena...”
Con el feedback, por tanto, se cierra este bucle de control de la temperatura.
Página 11 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
b) ¿Qué elementos son importantes en la interacción entre humanos?
Hay un proceso de comunicación: nos intercambiamos información sobre
nuestras expectativas, deseos, intenciones, sentimientos. Con esta información nos
hacemos un “modelo mental” del otro, es decir, cómo pensamos que está y cómo
funciona. La comunicación tiene que ser bidireccional, por tanto tiene que haber un
buen feedback, y la información debe ser transparente, visible para la otra persona.
Pensemos ¿qué podríamos perder en esta interacción si cambiamos el
humano por una máquina? Ejemplo, el coche automático de google: ¿qué le
pedirías? ¿cómo debería funcionar?
El coche debe informar sobre su estado actual y sobre qué va a hacer en el
futuro (y cuándo): así evitaremos sorpresas, y podremos hacernos un modelo
mental del sistema (equivalente a la “imagen del sistema” de Norman, recordemos
del tema de diseño) sobre cómo funciona. Toda esta información nos ayudará a
formar una adecuada “consciencia de la situación”: saber qué está pasando,
poder tener control sobre lo que está ocurriendo en caso de situación peligrosa o
imprevista, tener tiempo para pensar y reaccionar, y que no me moleste cuando
estoy muy ocupado haciendo algo o tengo carga y fatiga mental (esto último se
relaciona con el concepto de automatización adaptativa que trataremos más
adelante).
Cuando ni el sistema ni el operario disponen de esta información, no se
produce una interacción H-M de calidad, y el usuario puede acabar fuera del bucle
si el sistema está muy automatizado y es muy opaco. Por tanto, para mejorar dicha
interacción debe existir una comunicación bidireccional real: se debe informar de
intenciones y planes (el usuario a la máquina y viceversa), y se debe mejorar la
identificación del estado mental del operador.
6. Aplicaciones de la automatización interesantes para la Ergonomía Cognitiva
• La automatización adaptativa: aplicación flexible del nivel de automatización,
teniendo en cuenta el estado cognitivo del usuario. Si la persona sufre
Página 12 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
sobrecarga, la máquina asume funciones para descargarle. Si la persona
sufre infracarga, la máquina le asigna funciones para que la persona no se
aburra, se enganche a la tarea, en definitiva, para que siga estando dentro
del bucle. El principal problema de esta aproximación ergonómica a la
automatización es alcanzar una identificación precisa del estado de la
persona. Los marcadores fisiológicos de la carga y la fatiga mental a veces
son poco específicos, y estos sistemas suelen ser reactivos más que
proactivos (no siempre anticipan ese estado cognitivo peligroso para realizar
la tarea). Además, dado que los humanos aprendemos de nuestros errores,
una excesiva automatización podría inhibir este proceso (hay un capítulo de
la serie “Black Mirror” donde una madre compra un programa, un implante
cerebral, que le filtra la realidad a su hija, de manera que le priva de las
experiencias negativas –un perro ladrando- para que no sufra; el efecto no
deseado de este sistema es que la niña acaba convertida en una inadaptada
desde el punto de vista evolutivo, por carecer de experiencias de miedo que
le ayuden a aprender cómo reaccionar ante estímulos amenazantes..
• Automatización en la conducción: los sistemas de ayuda a la conducción
(ADAS) y de información en el vehículo (IVIS), como el control de la
velocidad de crucero o el navegador GPS, respectivamente. El problema del
IVIS es que introduce una condición de tarea dual en la conducción, compite
por los recursos atencionales, por lo que produce carga mental y
distracciones si no está bien diseñado.
• Las interfaces cerebro-computadora, BCI, se aplican a pacientes con
problemas de movilidad y de comunicación. Aquí intervienen conceptos
clave como la vigilancia o la carga mental de los usuarios de estos sistemas
(más información en la lectura de este tema).
• Una aplicación con gran futuro para los profesionales de la ergonomía
cognitiva es el campo de la robótica. Los robots se están aplicando ya en la
terapia psicológica, neurorrehabilitación, compañía-cuidado-educación, por
lo que conocer los procesos cognitivos y afectivos durante la interacción con
Página 13 de 13
Ergonomía Cognitiva. Grado en Psicología
robots es fundamental. Actualmente se está tratando de que los robots
reconozcan y expresen emociones (elemento fundamental para una
interacción H-M de calidad), concretamente en el campo de los robots
sociales. Si repasamos la historia reciente nos encontramos con términos
como “Inteligencia artificial”, “aprendizaje automático”... no resultará
sorprendente cuando empecemos a leer y conocer sobre la emoción
artificial, la moral artificial (robots que apoyan las decisiones en un juicio),
incluso la consciencia artificial, o acaso algunos de estos ejemplos quedarán
en mera ciencia ficción...
7. Referencias bibliográficas
Bainbridge, L. (1983). Ironies of automation. Automatica, 19(6), 775–779.
Broadbent, E. (2017). Interactions With Robots: The Truths We Reveal About
Ourselves. Annual Review of Psychology, 68, 627–652.
Cañas, J. J. (2004). Personas y máquinas. Pirámide.
Correa, A. (en prensa). Neuroergonomía: Una ciencia sobre el cerebro y la
comodidad.
Fitts, P. (1951). Human engineering for an effective air-navigation and traffic control
system. Washington, DC: National Research Council.
Norman, D. (1990). La psicología de los objetos cotidianos. Nerea.
Parasuraman, R., & Riley, V. (1997). Humans and Automation: Use, Misuse,
Disuse, Abuse. Human Factors: The Journal of the Human Factors and
Ergonomics Society, 39(2), 230–253.
top related