Kollisionen vermeiden: Das unbewusste Denken bei der Arbeit

Wie unser Gehirn Kollisionen unbewusst verhindert

Die nahe Luftkollision von drei Jets diese Woche am Washington National Airport veranschaulicht die Komplexität von Kollisionsvermeidungssystemen. Eine katastrophale Kollision zwischen drei Jets, die 192 Passagiere beförderten, wurde von einem Fluglotsen mit nur 1650 Yard Abstand zwischen den mit einer kombinierten Geschwindigkeit von 436 Meilen pro Stunde schreienden Flugzeugen knapp abgewendet. Dieses Beinahe-Unglück hebt etwas hervor, was über unser Unterbewusstsein leicht übersehen wird: Wie unser Gehirn unsere Umgebung automatisch überwacht und Kollisionen verhindert, wenn wir mühelos durch Fußgängermassen weben und Hindernisse auf unserem Weg umgehen, ohne darüber nachzudenken.

Wir sind alle mit der Erfahrung vertraut, sich einer anderen Person zu nähern, und statt sich anmutig zu bewegen, bewegen Sie sich beide abrupt in dieselbe Richtung und versetzen Sie auf einen Kollisionskurs. Sofort schießt du in die andere Richtung, aber die herannahende Person macht den gleichen Ausweichen und du kommst innerhalb von Sekundenbruchteilen frontal zusammen. Sie halten beide sofort inne und lassen ein kleines Lachen los.

Wir lachen aus zwei Gründen: Solche Navigationsdilemmata und Beinaheunfälle sind selten, und zweitens wird all dieses Verhalten und Manövrieren unbewusst ausgeführt. Es ist lustig, weil ihr beide nur Zuschauer seid.

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Aber wie? Kollisionsvermeidung ist ein extrem schwieriges Problem. Enorm komplexe Systeme, ausgefeilte Kommunikationsmechanismen und die strikte Einhaltung von Standardprotokollen schützen vor Kollisionen in jedem Transportsystem. Beim freien Herumgehen gibt es jedoch keine Regeln für die Kollisionsvermeidung. Wenn wir einer Stereotypregel folgen, um sicher zu gehen, einen anderen Fußgänger zu Fuß zu passieren – sagen Sie, gehen Sie immer rechts, zum Beispiel würde es kein Problem geben, aber es gibt keine solchen Regeln. Sie und die Person, die sich Ihnen nähert, können sich entweder rechts oder links vorbeigehen. Es besteht keine Notwendigkeit, Ihre Präferenz mitzuteilen oder zu verhandeln. Wenn dies dem Zufall überlassen wird, scheint dies in fast 50% der Fälle in Beinahe-Kollisionen zu enden, tatsächlich sind Kollisionen zwischen Menschen jedoch selten. Wie kann das erklärt werden? Liest jede Person irgendwie den Verstand des anderen und weiß, welchen Weg man gehen soll? Ohne den geringsten bewussten Gedanken löst unser verborgenes zerebrales Leitsystem dieses Problem augenblicklich und ständig, so dass es Ihnen freisteht, Ihr Bewusstsein in andere Angelegenheiten einzubeziehen. Forscher Anne-Helene Oliver und Kollegen an der Universität von Rennes in Frankreich fragten sich, wie dies möglich sei, und sie entwickelten ein Experiment, um das Geheimnis aufzudecken.

Das von ihnen ersonnene Experiment modelliert die Situation, in der zwei Menschen, die auf einem Gehsteig um die Ecke eines Gebäudes herumgehen, plötzlich feststellen, dass sich ihre Wege um 90 Grad kreuzen, wenn sie hinter der Ecke auftauchen und eine T-Knochen-Kollision droht. Wenn dies geschieht, muss mindestens eine Person ihren Weg umleiten oder ihr Tempo ändern, damit die andere Person entweder vor oder hinter dem anderen hindurchgehen kann. Diese Situation der Kollision an einer blinden Kreuzung wurde im Labor reproduziert, indem eine Wand verwendet wurde, um die beiden Versuchspersonen zu verdecken, wenn sie sich unwissentlich nähern. Dies ermöglichte es den Ermittlern, genau zu bestimmen, wie viel Zeit die Probanden haben mussten, um eine Kollision zu vermeiden, nachdem sie sich hinter der Wand entdeckt hatten, und um die Ausweichmanöver der einzelnen Personen zu filmen.

Ihr erster Befund, der in der aktuellen Ausgabe von Gait and Posture veröffentlicht wurde , bestätigte, was frühere Untersuchungen gezeigt haben: dass Menschen eine andere Strategie zur Kollisionsvermeidung verwenden, je nachdem, ob das Hindernis ein unbelebtes Objekt oder ein menschliches Wesen ist. Wenn das zu vermeidende Hindernis ein unbelebtes Objekt ist, unabhängig davon, ob es stationär ist oder sich bewegt, lenken wir einfach unseren Kurs (und unsere Geschwindigkeit) auf eine neue Trajektorie um, um sicher zu vermeiden, dass wir mit ihm kollidieren. Wenn das Objekt jedoch eine Person ist, wird diese Strategie nicht verwendet, nur weil die andere Person sich plötzlich ändern kann und sich in jede Richtung bewegen kann – beschleunigen, verlangsamen, anhalten, nach rechts oder links gehen. Der Ansatz "Eine sichere Flugbahn steuern" ist die Strategie, die wir beim Autofahren anwenden, um ein Hündchen auf der Straße zu vermeiden, und wir alle wissen, wie schlimm das enden kann.

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Nach der Analyse von Videoaufnahmen von Versuchspersonen, die Kollisionen in ihren Experimenten vermieden, alle Daten graphisch dargestellt und auf mathematische Gleichungen reduziert hatten, fanden die Forscher eine mathematische Variable, die die Kollisionsvermeidungsmanöver genau vorhersagte, um "Fußgängerabschüsse" zu verhindern keine Variable, die für das Verhalten des Fußgängers einzigartig ist, wie etwa eine Änderung der Geschwindigkeit oder der Richtung, es war ein Faktor, der die Aktionen von beiden kombinierte – eine wechselseitige Interaktion beider Personen – mittlere vorhergesagte Distanz (MPD). Dies ist die erwartete Entfernung der Trennung zwischen den beiden Menschen an dem Punkt, an dem ihre derzeitigen Flugbahnen sie dazu bringen würden, sich zu schneiden. Wenn dieser vorhergesagte Abstand der Trennung weniger als einen Meter beträgt, ändern beide Versuchspersonen den Kurs in einer Weise, um den Abstand der vorhergesagten Trennung an der Kreuzung auf einen Meter oder mehr zu erhöhen. Wenn die MPD größer als 1 Meter war, änderte keine Person ihren Schritt oder ihre Richtung.

Die Forscher fanden heraus, dass diese Kollisionsvermeidung zwischen Fußgängern in drei Phasen erreicht wurde: einer Beobachtungsphase, einer Reaktionsphase und einer Regulierungsphase. Die wechselseitigen Führungsmanöver während dieser Phasen werden in Sekunden oder Bruchteilen einer Sekunde ausgeführt. Die Beobachtungsphase beginnt, wenn sich die beiden Wanderer zum ersten Mal sehen und sich bewusst werden, dass sie sich auf einem Kollisionskurs befinden (MPD weniger als 1 m) und Ausweichmanöver beginnen. Diese Beobachtungs-Phase ist nur 1/3 Sekunde, bemerkenswert schnell unter Berücksichtigung des gesamten Situationsbewusstseins und der unbewussten Berechnung, Analyse und Entscheidungsfindung, die ausgelöst werden muss. Als nächstes beginnen die Geher Manöver, um die MPD bei Bedarf innerhalb von nur 3 Sekunden koordinativ zu reduzieren. In der Endregulierungsphase stimmen die beiden Geher ihre Flugbahn und Geschwindigkeit so aufeinander ab, dass sie sich in dem Moment, in dem sie passieren, noch näher als die Mindestdistanz von 1 m nähern. Diese Anpassung erfolgt in den letzten 0,8 Sekunden vor dem Kreuzungspunkt. Das ist ungefähr die Zeit, die man braucht, um einen Schritt zu machen. Beide Gehhilfen können nun erlauben, dass sich der Sicherheitsabstand strafft, weil das Kollisionsvermeidungsproblem gelöst wurde und die Flugbahn der anderen Person sich im letzten Moment vor dem Passieren nicht mehr ändern kann.

Niemals haben die Experimente bei einer der möglichen potenziell katastrophalen Interaktionen zu einer Kollision geführt. Wir sind verdammt gut darin. Wir berechnen unbewusst, was der zukünftige Abstand der Trennung an einem entfernten Schnittpunkt zwischen uns und dem anderen Fußgänger sein wird, und wenn dieser Wert unseren minimalen Sicherheitsabstand von 1 Meter – etwa die Entfernung eines Schrittes – nicht erreicht, treten beide Wanderer gemeinsam ein in eine Reihe von Kurskorrekturen, bis beide unserer Bordcomputer berechnen, dass das Ergebnis 1 m Abstand sein wird; Wir bleiben bei diesem Kurs, und wir bestehen.

Referenz:

Oliver, Marin, Cretual und Pettre (2012) Minimale vorhergesagte Distanz: Eine übliche Metrik für Kollisionsvermeidung bei paarweisen Interaktionen zwischen Lauflern. Gang und Haltung 336: 399-404.