Uma nova pesquisa de ciência cognitiva do Sandia National Laboratories mostra que, embora os mapas possam ajudar alguém a identificar pontos de referência enquanto está sendo escoltado, usar um também limita a consciência situacional e o conhecimento dos arredores não destacados no mapa.

Esta descoberta é uma das várias provenientes de um projeto de três anos que juntou cientistas cognitivos e especialistas em salvaguardas nucleares internacionais para conduzir testes de desempenho humano e desenvolver recomendações que poderiam ser usadas pela Agência Internacional de Energia Atômica para apoiar os inspetores de salvaguardas. O objetivo é identificar como os inspetores podem ser mais precisos, eficiente e ciente da situação durante o trabalho, o que, em última análise, ajuda a garantir a não proliferação nuclear.

Os testes se concentraram na inspeção visual, tarefas de orientação e transferência de conhecimento que são importantes para os inspetores. Embora os cientistas cognitivos tenham estudado essas áreas em detalhes antes, a pesquisa existente não atendeu às necessidades específicas dos inspetores de salvaguardas internacionais.

Os inspetores da AIEA visitam instalações de energia nuclear para verificar se não estão sendo mal utilizadas, e o material nuclear não é desviado para usos pacíficos. Enquanto estava em uma instalação, eles devem concluir tarefas específicas e registrar informações, ao mesmo tempo em que estão cientes de seus arredores e analisam as discrepâncias.

"Todos esses fatores complicadores tornam o trabalho realmente desafiador e colocam uma carga cognitiva pesada nos inspetores, "disse Zoe Gastelum, pesquisador de salvaguardas nucleares e líder de projeto. “Com este projeto, vimos que mudar a maneira como fornecemos informações às pessoas que trabalham no campo pode ajudá-las a ser mais eficazes e eficientes. "

A equipe de pesquisa realizou uma pesquisa para determinar as maiores necessidades da comunidade de salvaguardas nucleares, e então o revisou para identificar as lacunas na literatura das ciências cognitivas.

"Muito trabalho de ciência cognitiva tem sido muito baseado em laboratório e carregado de teorias sobre os mecanismos e processos da mente e do cérebro, "disse Mallory Stites, um cientista cognitivo e membro da equipe de pesquisa. "Às vezes, há um abismo entre o que você faz no laboratório e o que você precisa para a ciência aplicada. Nosso objetivo era fazer um trabalho de laboratório baseado na teoria cognitiva que pudesse ser aplicada no campo."

A equipe projetou uma série de testes de desempenho humano com base nas atividades dos inspetores, usando os funcionários da Sandia como inspetores de salvaguardas substitutos. Para cada tarefa, a equipe forneceu informações relevantes de várias maneiras aos participantes e observou como a forma como as informações eram apresentadas mudava o desempenho.

Precisão de equilíbrio, velocidade ao pesquisar listas e itens

"Embora tenha havido muitas pesquisas sobre pesquisa visual em ciências cognitivas, as coisas específicas que os inspetores fazem no campo, que geralmente estão comparando uma lista com outra lista ou com objetos físicos, não tinha sido olhado muito, "disse Laura Matzen, um cientista cognitivo e membro da equipe de pesquisa. "Queríamos preencher essa lacuna examinando diferentes maneiras de organizar a lista de um inspetor para tornar o trabalho mais fácil."

A equipe estudou pesquisa visual e formatação de lista. Um teste fez com que os participantes comparassem uma lista com a outra, da mesma forma que um inspetor compararia o inventário atual de uma instalação com a lista de inventário fornecida pelo regulador nacional de salvaguardas para observar o que entrou e saiu. Eles fizeram com que cada grupo participante tentasse uma técnica diferente para organizar e comparar suas listas, como o uso de codificação de cores, ordenação numérica ou reorganização da lista atual para coincidir com a ordem da lista anterior tanto quanto possível.

"Descobrimos que o código de cores realmente ajudou, "Matzen disse." Qualquer coisa que pudéssemos fazer com a lista do inspetor para restringir onde eles olhavam na lista da instalação ajudou a acelerar o processo porque eles poderiam se concentrar na coluna ou seção relevante. "

Matzen disse que os resultados também mostraram que a reorganização das listas para uma melhor correspondência acelerou ainda mais o processo de comparação, mas os participantes começaram a perder erros sutis, como transposições de números, e sua precisão diminuiu.

Escolha sua ênfase:encontrando pontos de referência ou observando os detalhes ao seu redor

A equipe montou experimentos em uma instalação Sandia que antes era usada para trabalhar com materiais nucleares, mas não está mais ativa.

"A instalação tinha muitas das mesmas características visuais que os inspetores veem, "Stites disse." Era grande, meio alto, muito quente e um espaço fácil para se contornar. "

O objetivo, ela disse, era ver como ou se os mapas poderiam ajudar os inspetores a aprender o layout de uma instalação e permanecer cientes do ambiente geral, particularmente enquanto eles estão sendo conduzidos em uma rota guiada.

"Quando você não está no controle de sua própria navegação, como ser um passageiro em um carro, é muito difícil saber para onde você está indo, "Disse Stites.

Alguns participantes receberam um mapa para estudar antes de entrar na instalação para uma visita guiada, alguns foram autorizados a trazer um mapa com eles no passeio e alguns não conseguiram nenhum tempo com um mapa antes ou durante o passeio.

"Descobrimos que se os participantes pudessem obter um mapa das instalações com antecedência, que é definitivamente melhor para aumentar sua capacidade de conhecer sua rota, reconhecer pontos de referência e formar uma visão panorâmica das instalações, "Stites disse." No entanto, a equipe de inspeção deve fazer uma escolha com base em seus objetivos sobre se deve ou não levar o mapa com eles dentro da instalação. Se seu principal objetivo é aprender o layout, a resposta é sim. Se a consciência situacional for importante, descobrimos que é melhor eles não trazerem e consultar um mapa enquanto estiverem lá dentro. "

Tomando notas para transferência de conhecimento

A equipe de pesquisa criou uma série de experimentos para determinar como fazer anotações e fotos podem ajudar ou impedir os inspetores de transferir conhecimento para outros inspetores, muitas vezes semanas ou meses depois, sem qualquer conversa ou interação pessoal.

A equipe criou quatro cartazes cheios de imagens de peças e gadgets de aparência industrial indefinida.

Em diferentes estudos, os participantes tiveram 12 minutos com cada quadro e foram solicitados a fazer anotações à mão, tire fotos com uma câmera, ou faça anotações manuscritas e tire fotos com uma câmera.

No primeiro conjunto de experimentos, a mesma pessoa voltou dois dias ou seis meses depois e recebeu suas anotações e um novo conjunto de painéis semelhantes, mas diferentes, e então foi solicitada a determinar o que havia mudado no primeiro conjunto de painéis e imagens.

No segundo conjunto de experimentos, as notas dos participantes que tinham visto o primeiro conjunto de quadros foram dadas aos novos participantes, que viram apenas o segundo conjunto de quadros. Elas, também, foram solicitados a determinar o que mudou, simulando uma segunda equipe de inspeção entrando com notas de uma equipe anterior.

Matzen disse que os itens no quadro podem ter mudado de lugar, ou sua textura, material ou orientação pode ter mudado, mas os participantes não foram informados com antecedência sobre que tipo de mudanças esperar. Os participantes também tinham liberdade para fazer anotações com lápis e papel da maneira que desejassem.

"Fizemos algumas análises com base na premissa de, se você só tem caneta e papel, como tirar o máximo proveito disso? ", disse Matzen." Descobrimos que as pessoas que tinham algo escrito e algo visual em suas anotações eram mais capazes de detectar mudanças. Tente organizar suas informações espacialmente, liste todos os recursos importantes, escreva descrições e desenhe sempre que possível, para ajudar a próxima pessoa a entender. "

Matzen disse que os participantes que tinham câmeras foram surpreendentemente mais precisos na detecção de mudanças nos objetos, mas também eram mais lentos para analisar os objetos e muitas vezes perdiam a noção de onde o objeto que haviam fotografado havia sido colocado no quadro. Os participantes que usaram uma câmera ficaram compreensivelmente mais confiantes em suas respostas, mas essa confiança incluída quando eles estavam incorretos. Os inspetores podem ser limitados em sua capacidade de trazer uma câmera para uma instalação, ou quais fotos eles podem tirar. Para inspetores que podem trazer uma câmera, a equipe recomenda melhorar isso fazendo algumas anotações sobre as fotos que você está tirando - orientação, parte do prédio em que você estava ou outra informação situacional útil.

Divulgando a palavra

A equipe de pesquisa apresentou artigos sobre inspeção visual e anotações para transferência de conhecimento na Conferência Internacional sobre Interação Humano-Computador, em testes de desempenho humano no Simpósio de Salvaguardas da IAEA e em pesquisa de atividades de comparação de listas e simulação de ambientes de informações de salvaguardas para testes de desempenho humano na Reunião Anual do Instituto de Gestão de Materiais Nucleares. Eles também publicaram no Boletim da European Safeguards Research &Development Association, apresentado no simpósio anual da ESARDA e publicado em Cognitive Research:Principles and Implications.

A equipe iniciou um projeto relacionado de dois anos para caracterizar o impacto dos erros de aprendizado de máquina e algoritmos de aprendizado profundo no desempenho cognitivo humano, com o objetivo de fornecer recomendações baseadas em evidências para a integração da IA ​​com a tomada de decisão humana em sistemas analíticos.