Hoe te automatiseren zonder de complexiteit te vergroten?

ICIS deelproject OCA (Open Cognitive Architecture for actor agent collaboration)
Specifiek voor onbemande voertuigen.

Vanuit het overkoepelende ICIS concept werkt een aantal van de vele ICIS-onderzoekers aan de effectiviteit van de samenwerking tussen mensen en intelligente machines (agents). Meer specifiek: mens-machine-samenwerking (man-machine-interaction) bij besluitvorming in crisissituaties.

Bediening cockpit vergt ruim twee jaar studie

“Momenteel ondersteunt automatisering in de cockpit de piloot uitstekend bij het uitvoeren van zijn taken. Maar de bediening is vaak zo complex dat het wel twee jaar studie vergt om er goed mee overweg te kunnen. En dan heb je nog eens verschillen per type vliegtuig. Die mens-machine-samenwerking moet dus makkelijker kunnen”.

Aan het woord is onderzoeker Matthijs Amelink, die in 2009 promoveert met een dissertatie over bovenstaande uitdaging. Het vakgebied waarin Matthijs actief is heet Cognitive systems engineering, waarbinnen hij voortbouwt op het werk van onder meer de Deense wetenschapper Jens Rasmussen die kerncentrales veiliger heeft gemaakt door de menselijke fout te onderzoeken.

Wat wordt onderzocht?

Amelink spitst zijn onderzoek toe op onbemande voertuigen, specifieker: mini vliegtuigen. Zijn (theoretische) zoektocht is naar de beste manier (methodologie) om de opbouw van geautomatiseerde systemen en de bijbehorende interface te ontwerpen voor de samenwerking tussen mens en systeem (in dit geval het vliegtuig).

“Onbemande vliegtuigen zijn hele complexe systemen”, vervolgt Amelink. “De mens is er weliswaar nog bij betrokken, maar die staat aan de grond. Ondanks dat dit soort systemen als autonoom wordt bestempeld, zal er altijd een aantal mensen bij betrokken zijn om ze te bedienen en controleren.

Bij mijn aanpak ga ik niet in eerste instantie uit van de gebruiker, de mens of van de taken die uitgevoerd moeten worden, maar van wat we noemen het werkdomein. Dit is de omgeving waarbinnen mens en systeem samenwerken en wat zij daarin aan obstakels (constraints genoemd) tegenkomen.”

Commercieel interessant

De uitkomsten van Amelink’s onderzoek zijn niet alleen direct commercieel interessant voor bijvoorbeeld bouwers van onbemande mini-vliegtuigen, maar dragen ook bij aan de uitwerking van het concept actor-agent-community.
Amelink: “Als we intelligente systemen (agents) ontwerpen die dingen gaan doen die we als mens niet meer kunnen volgen, gaat het natuurlijk hartstikke mis. Mijn onderzoeksresultaten kunnen bijdragen aan een goede interface tussen de actors en de agents.”

Wat levert het onderzoek op?

1.    Het belangrijkste resultaat is de methodologie die Amelink ontwerpt, de wijze waarop je de zogenaamde werk domein analyse uitvoert, specifiek voor onbemande vliegtuigen.

2.    Om zijn theoretische bevindingen aan de praktijk te toetsen, heeft Amelink een volledig functionerend systeem voor de bediening van een onbemand vliegtuig gebouwd (in samenwerking met TUDelft) (Smart UAV) (UAV = Unmanned Aerial Vehicle). Met een heldere interface, die voortdurend laat zien waar het toestel zich bevindt, welke route het aflegt, welke opdracht het uitvoert (bijvoorbeeld een sensor droppen of een camera-opname maken). Zodat de mens de machine voortdurend goed begrijpt en altijd kan ingrijpen.

3.    AERO DPN
DPN staat voor Distributed Perception Network en is de term voor het geheel van sensoren dat iets (brand, gifwolk, aardbeving, overstroming, tsunami...) kan waarnemen. Dat kunnen letterlijk autonome (‘zelfdenkende’) sensoren zijn: snuffelpalen, camera’s, bewegingssensoren... Maar ook mensen die bijvoorbeeld via SMS antwoord geven op de vraag: "ruikt u iets merkwaardigs?"
Matthijs Amelink heeft zo’n constellatie van afzonderlijke sensoren (combinatie van intelligente mensen en intelligente apparaten), die via een intelligent netwerk met elkaar in verbinding staan, gekoppeld aan een onbemand mini-vliegtuig. Waarmee dat vliegtuig onderdeel is geworden van het intelligente waarnemingssysteem.

Wat hebben we eraan?

Afgezien van de wetenschappelijke relevantie van Amelink’s onderzoek, waarvoor ook uit het buitenland (vooral de VS) veel belangstelling is, biedt het een opstap naar praktische toepassingen.

Eye in the sky

De resultaten van Amelink’s onderzoek kunnen bijdragen aan verbeterde autonoom opererende machines. Zo kan een zwerm kleine, onbemande mini-vliegtuigen, die goed autonoom samenwerken, een eye in the sky vormen.

“Het leger bijvoorbeeld, kan met een robot een gebied in kaart brengen. Maar als dit een mijnenveld is en het gaat mis, dan zijn ze in één keer een dure machine kwijt. Als je 1.000 mini-vliegtuigen, die goedkoop in serie te produceren zijn, de lucht instuurt om autonoom ‘hun ding te laten doen’, ben je veel voordeliger uit. En krijg je ongetwijfeld een beter beeld van de situatie.”

Matthijs Amelink verwacht dat binnen vijf jaar de Nederlandse brandweer zo’n zwerm mini-helicopters zal gebruiken om te patrouilleren naar duinbranden. Ook de vrijwillige brandweer heeft interesse. Waaruit blijkt dat het ICIS-project weliswaar voornamelijk aan de voorkant van de innovatieketen actief is, maar regelmatig ook direct praktijkresultaat oplevert.

Download de project PDF