Auto Autonome e Passaggio di Controllo: Quando l’Interfaccia Fa la Differenza!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di un argomento che mi affascina tantissimo e che sta diventando sempre più centrale nel mondo dell’auto: le interfacce uomo-macchina (HMI) nei veicoli a guida autonoma, specialmente in quel momento delicatissimo chiamato “take-over”, ovvero quando l’auto ci chiede di riprendere il controllo.

Immaginatevi la scena: siete comodamente seduti nella vostra auto super tecnologica, magari state leggendo o rispondendo a una mail mentre lei guida da sola in autostrada (parliamo di automazione di Livello 4, quella che gestisce tutto in condizioni specifiche come l’autostrada). Tutto fila liscio, vi fidate del sistema… ma poi, all’improvviso, succede qualcosa che l’auto non sa gestire. Un evento imprevisto, un limite del suo “dominio operativo” che viene superato. Ed ecco che arriva la fatidica richiesta: “Ehi, umano, tocca a te!”.

Questo momento è cruciale. La nostra capacità di riprendere rapidamente il controllo e capire cosa sta succedendo è fondamentale per la sicurezza. Ma come fa l’auto a comunicarci questa necessità in modo efficace, soprattutto se magari eravamo distratti? Qui entra in gioco l’HMI.

La Sfida della Comunicazione Uomo-Macchina

Il problema è che, diciamocelo, quando l’auto guida da sola, la tentazione di distrarsi è forte. Studi su studi (incluso il nostro!) confermano che siamo più propensi a dedicarci ad attività secondarie (le cosiddette NDRTs – non-driving related tasks) quando l’automazione è elevata. E questo, se la comunicazione tra noi e il veicolo non è impeccabile, può aumentare il rischio di incidenti.

Aggiungiamoci che spesso non capiamo bene i limiti del sistema di guida autonoma che stiamo usando. I nomi commerciali diversi per funzioni simili, o nomi simili per funzioni diverse, non aiutano di certo. E la mancanza di standardizzazione negli avvisi di “take-over” (chiamati anche RtI – Request-to-Intervene) crea ulteriore confusione. Le nostre aspettative potrebbero non coincidere con il comportamento reale del sistema.

È vero che alcune ricerche mostrano che la distrazione in sé potrebbe non influire *così* tanto sul tempo di reazione in situazioni critiche, ma è innegabile che riprendere il controllo dopo un periodo di guida automatica richiede comunque più tempo rispetto alla guida manuale continua. Si parla di un ritardo medio di circa 0,64 secondi, che può sembrare poco, ma in una situazione critica fa tutta la differenza del mondo. La modalità con cui l’auto ci avvisa (visiva, sonora, tattile?), l’urgenza della situazione, la complessità dello scenario… tutto gioca un ruolo.

Mettere alla Prova Diverse Interfacce: Il Nostro Studio

Proprio per capire meglio come ottimizzare questa comunicazione, noi del Motor Transport Institute, forti della nostra esperienza in studi sul comportamento umano e simulatori di guida, abbiamo deciso di mettere alla prova diverse HMI. Volevamo vedere quale funzionasse meglio in termini di efficienza (tempo di reazione), usabilità (quanto è facile e piacevole da usare) e carico di lavoro (quanto ci “stressa” mentalmente e fisicamente).

Abbiamo coinvolto 81 partecipanti, divisi per età e genere, tutti con patente B ma con poca o nessuna esperienza pregressa con sistemi di assistenza avanzati. Li abbiamo fatti accomodare nel nostro simulatore di guida ad alta fedeltà (una vera cabina di Opel Astra su una piattaforma mobile a 6 gradi di libertà!) equipaggiato con un sistema di Livello 4 “Highway Chauffeur”.

Dopo una fase di adattamento, ogni partecipante ha sperimentato una sola delle quattro HMI che avevamo preparato, assegnata casualmente:

• HUD: Solo segnali visivi (icona sul cruscotto + icona sull’Head-Up Display).
• Audio: Segnale visivo sul cruscotto + un segnale acustico fisso.
• Vibra: Segnale visivo sul cruscotto + vibrazione del sedile del guidatore.
• Personalizzazione: Segnale visivo sul cruscotto + un segnale acustico che il partecipante poteva scegliere (tipo e volume) prima della prova.

Durante la guida simulata in autostrada con il sistema automatico attivato, i partecipanti dovevano anche svolgere un compito secondario (il SURT, un task visuo-manuale che richiede attenzione) per simulare una condizione di distrazione realistica. A un certo punto, si verificava un evento imprevisto (un incidente più avanti) e l’HMI assegnata emetteva l’avviso di RtI, dando 8 secondi di tempo per reagire.

Tempi di Reazione: Cosa Abbiamo Scoperto?

La prima cosa interessante che abbiamo notato è stata una sorta di “effetto apprendimento”. I tempi di reazione al secondo evento RtI erano significativamente più rapidi rispetto al primo. È normale, la prima volta si è sempre un po’ spiazzanti, ci si deve adattare all’interfaccia. Per questo, abbiamo deciso di concentrare la nostra analisi solo sul secondo evento.

E qui la sorpresa: analizzando i dati, non abbiamo trovato differenze statisticamente significative nei tempi di reazione tra i quattro gruppi HMI. Tuttavia, guardando le medie (che vanno prese con cautela, lo so!), qualche tendenza è emersa:

• Il gruppo Audio (icona + suono fisso) è stato mediamente il più rapido.
• Subito dopo, molto vicini tra loro, i gruppi HUD (solo visivo) e Vibra (icona + vibrazione), con Vibra leggermente più veloce.
• Sorprendentemente, il gruppo Personalizzazione (icona + suono scelto dal guidatore) è stato mediamente il più lento, più lento persino del gruppo con l’audio standard. Sembra che dare la possibilità di scegliere il suono non abbia portato a una maggiore efficienza, anzi!

Questo risultato sembra andare un po’ contro l’idea che la personalizzazione sia sempre la chiave, almeno per quanto riguarda gli avvisi acustici in queste condizioni. Supporta però l’idea che un approccio multimodale (visivo + qualcos’altro) possa essere vantaggioso, come suggerito da altre ricerche.

Dove Guardano i Guidatori? L’Eye-Tracking

Grazie all’eye-tracker integrato nel simulatore, abbiamo potuto vedere dove i partecipanti dirigevano lo sguardo. In generale, durante la guida (sia manuale che automatica), la maggior parte del tempo (58%) gli occhi erano puntati sulla strada, seguiti dal tablet del compito secondario (20%) e da uno sguardo “generico” intorno (13%). Specchietti, pannello di controllo e cruscotto si dividevano il resto.

Ma la cosa si fa interessante nella fase di take-over, dal momento dell’allarme alla ripresa del controllo. Qui abbiamo notato che i partecipanti dei gruppi HUD e Vibra tendevano a guardarsi intorno significativamente di più (15% del tempo) rispetto ai gruppi Audio e Personalizzazione (6-7%). È come se l’assenza di un suono forte (o la presenza della vibrazione) spingesse a cercare più informazioni visive dall’ambiente circostante. Potrebbe essere un modo istintivo per aumentare la consapevolezza della situazione, anche se “guardarsi intorno” può anche essere visto come una forma di momentanea disattenzione dalla strada principale.

Opinioni degli Utenti: Cosa Preferiscono i Guidatori?

Prima della prova nel simulatore, avevamo chiesto ai partecipanti di valutare (solo sulla carta) le interfacce HUD, Audio e Vibra (la personalizzata l’abbiamo esclusa qui, pensando fosse simile all’Audio standard).

• Facilità d’uso: L’interfaccia HUD è stata giudicata la più facile da usare dalla maggioranza.
• Preferenza d’uso: Anche qui, l’HUD è risultato il preferito, ma con un’interessante divisione: aveva tanti sostenitori quanti detrattori! L’interfaccia Audio ha ricevuto molti voti “medi”, mentre la Vibra ha diviso equamente le opinioni.

Dai commenti raccolti, sono emerse considerazioni preziose:

• L’audio è diretto, ma c’è il timore che non si senta con la musica alta o rumori esterni.
• L’HUD è ottimo se si sta già guardando la strada, ma inutile se si è distratti; i colori e le icone devono essere chiarissimi.
• La vibrazione è stata apprezzata perché è un segnale nuovo, non associato ad altro, e non impegna vista o udito. Però, c’è la preoccupazione che non sia abbastanza intensa o che non si senta bene (es. con abiti pesanti in inverno).

Molti hanno suggerito che l’ideale sarebbe una combinazione: un’icona chiara sull’HUD, un suono e una vibrazione del sedile.

Sentire la Fatica: La Valutazione del Carico di Lavoro

Dopo la prova, abbiamo usato una versione semplificata del questionario NASA-TLX per misurare il carico di lavoro percepito dai partecipanti, su sei dimensioni: carico mentale, carico fisico, pressione temporale, efficienza percepita, sforzo e frustrazione.

• Carico Mentale: L’interfaccia Vibra è risultata la meno pesante mentalmente, mentre la Personalizzazione audio la più pesante.
• Carico Fisico: Qui la Vibra è stata percepita come la più impegnativa fisicamente (forse per la reazione alla vibrazione stessa?), mentre l’HUD la meno impegnativa.
• Pressione Temporale: Risultati molto simili tra tutte le HMI.
• Efficienza: I partecipanti si sono sentiti più efficienti nel passaggio di controllo con l’interfaccia Audio, seguita dalla Vibra.
• Sforzo: Differenze non significative tra le HMI.
• Frustrazione: L’interfaccia Audio standard è risultata leggermente più frustrante (forse percepita come più “banale”?), mentre la Personalizzazione la meno frustrante (effetto novità?).

Facendo una media dei “piazzamenti” in queste categorie, l’interfaccia Vibra è risultata complessivamente la migliore in termini di carico di lavoro percepito, seguita da vicino da Audio, poi HUD e infine Personalizzazione.

Allora, Qual è il Verdetto?

Questo studio ci ha dato spunti davvero interessanti, anche se non tutti come ce li aspettavamo. Riassumendo e rispondendo alle nostre domande iniziali:

1. La personalizzazione dell’audio è più efficiente? No. Nel nostro studio, non solo non ha migliorato i tempi di reazione medi, ma ha anche aumentato il carico di lavoro mentale percepito rispetto all’audio standard.
2. Il segnale aptico (vibrazione) ha un’alta usabilità? Sì. È stato apprezzato dagli utenti, ha mostrato buoni risultati in termini di carico mentale ed efficienza, e ha il potenziale per creare un nuovo schema comportamentale (vibrazione = riprendi controllo). Restano da affinare intensità e modalità.
3. Il segnale solo visivo (HUD) causa un carico di lavoro elevato? No. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, l’interfaccia solo visiva si è piazzata bene in termini di carico di lavoro complessivo, risultando la meno impegnativa fisicamente.

In conclusione, sembra che non esista un’unica HMI perfetta per tutti e per tutte le situazioni. L’approccio multimodale, che combina diversi tipi di segnali (visivo sull’HUD, vibrazione del sedile, forse un suono ben calibrato), sembra essere la direzione più promettente, come suggerito anche dalle opinioni dei partecipanti. La vibrazione, in particolare, merita ulteriori approfondimenti: è un canale sensoriale spesso “libero” quando siamo distratti visivamente o acusticamente.

La strada verso una comunicazione uomo-macchina veramente intuitiva ed efficace nelle auto autonome è ancora lunga, ma studi come questo ci aiutano a capire meglio le esigenze e le reazioni di noi umani, guidandoci verso soluzioni più sicure e affidabili. E voi, quale tipo di avviso preferireste nella vostra futura auto a guida autonoma?

Fonte: Springer