人因工程在现实生活中的应用_人类未来现实高科技交通工具

[db:摘要]

宇宙深处壮丽的大麦哲伦星系中有数百亿颗恒星。郭对这个庞大的系统特别感兴趣,因为它相当于人脑中的几千亿个神经元。“如果我们想知道人脑中神经元的排列,我们可以看看这个星系中的恒星是什么样子的。”郭指着屏幕上的浩瀚银河说道。

中青报王忠清记者王一迪屏蔽来源:中国青年报“在进入空间站之前,空 station就像一座未完工的房子,需要宇航员安装水管理系统,建立WiFi,完成上千个包裹的拆除。通过一周的加班加点,我们已经完成了53个项目,把核心舱从无人状态变成了适合工作生活的状态。”航天员聂海胜在第七届人因工程高峰论坛上讲述了与刘伯明、唐洪波执行神舟十二号载人航天飞行任务的过程,揭示了“人”在载人航天“长征”中的重要性。“可以说,几乎所有空 station中与航天员交互界面的设计、产品研发、舱外任务设计,都是人类工程支持的结果。”

三名宇航员几乎被埋在漂浮的袋子里。首先,他们必须打开包装,整理好,把所有东西放回原处。

聂海胜用他在空的经历告诉大家:什么是人因工程?人、机器、环境是什么关系?

机器是人发明的,但代替不了人。人要探索得更高、更深、更远,离不开机器。聂海胜等3名航天员由长征二号F火箭通过神舟十二号飞船发射进入空。交会对接后,他们进入中国空 Station的核心舱,在那里工作生活了三个月。在出舱活动的任务中,他们穿上了小型飞船——舱外服,登上了高耸的机械臂。面对Tai 空的恶劣环境,宇航员不得不与一系列机器一起工作,才能生存并完成任务。

载人航天任务本身就是一个巨大的人因工程实验。正如论坛名誉主席、中国工程院院士、中国载人航天工程总设计师周建平所说,载人航天工程的设计者也经历了一个认识人因工程的升华过程。“在载人航天之前,航天工程实际上是无人飞行,由自动化或遥控操作。当人进入这个循环,我们就开始深入探索如何发挥人的作用。”

航天员、飞船、空站间、机械臂共同工作,形成一个特殊环境、特殊任务、特殊设备、特殊人员的复杂人机系统。人因工程是近年来随着科技进步和工业化水平提高而迅速发展起来的一门综合性交叉学科,在大国重器中发挥着重要作用。

但让人意想不到的是,当你点开手机上的购物软件,各种商品链接会“猜你喜欢”;在每一个室内公共场所,抬头都能清晰地看到“安全出口”的标志;智能手表可以精确测量佩戴者的体温、心率等信息…这些让生活更智能更舒适,让工作更便捷更高效的设计,也是有人为因素支撑的。

“关注人的因素,就是关注我们人类的未来,关注我们每个人未来的生活和工作状态。”国际宇航科学院院士、中国载人航天工程副总设计师陈善广在峰会开幕式上说。

第七届中国人因工程高峰论坛近日举行。18位两院院士、2位英雄航天员聂海胜、刘旺,以及约1200位人因工程领域的专家学者、设计创新领域的专家、相关科研院所、企事业单位代表齐聚上海,共话人因工程交叉融合的成果,共绘人类未来的美好画卷。

人为因素设计为宇航员创造了一个“家”。

“大家在空的直播中看到了航天员的风采和能力,这其实是我们不断深化认识、重视人因工程、培养人的结果。”周建平说,中国载人航天工程发展至今,从被动适应到主动参与人因工程实验,从前期把人送上航天飞机空并安全带回,再到不断推动人的作用。

草蛇灰线,脉在千里之外。当摄影师仰望星空空用高倍镜头捕捉稍纵即逝的Tai空cabin;当亿万观众观看火箭发射和返回舱回收时,他们欢呼雀跃,尖叫不止;当舱外的固定镜头捕捉到航天员成功出舱,站在机械臂上的画面时,可能很少有人会想到,坐在指挥大厅里盯着大屏幕的人群中,有一群人关注的是这些设计出来的机器是否符合航天员作为人类的行为习惯,是否能保证航天员的安全,是否能帮助他们高效工作。

目前,中国载人航天已完成11次出舱活动任务,“这是人为设计保障的结果”。聂海胜介绍,出舱活动对航天员的能力要求很高,因此人的因素设计必须与航天员相匹配。操作舱门时,由于舱外服装的约束和失重的影响,机体的活动范围小,稳定性差,尤其是在漂浮状态下,工作能力有限。

因此,中国空站间舱外活动任务组的专家需要充分考虑各种因素,通过悬浮、水下试验和在轨试验,对空站间机械手进行设计和充分验证。1990年出生的朱超来自航天五院总体设计部,是负责航天员出舱任务机械臂系统总体工作的设计师。

“在整个任务的机械手控制系统设计之初,仅使用二维信息,难以满足航天员控制机械手的要求,可能会出现错误,所以我们引入了三维数字孪生系统。”朱超进一步解释说,仅通过二维图像和参数信息,航天员无法建立三维认知,在操作过程中无法清晰了解机械手的位置,可能会造成机械手与舱体、航天员与舱体之间的碰撞。在数码双胞胎系统的加持下,可以起到很好的辅助作用。

除了顶尖的技术支持,任务的成功还有赖于宇航员在地面和太空中数千次的训练和实验空。“航天员可以通过舱内的软件,按照1: 1的比例还原数字机械手的动作,行走任务的全过程;舱外的物理机械手也会在舱内操作,这样可以让航天员更直观地感受到操作机械手的过程。”朱超说。

随着航天员在Tai 空中停留时间的不断刷新,为航天员在Tai 空中创造舒适宜居的环境变得越来越重要。这成千上万次围绕“人”的讨论和打磨,为中国载人航天的成功和未来的月球、火星探测奠定了基础。

人类安全研究防患于未然。

“现代科技的发展日新月异。请问人类的安全感是不是更强了?”

陈善广向与会的科技工作者提出了一个灵魂的问题。

他认为事实正好相反。“安全问题经常出现在许多领域。仔细想想,很多问题都是重复的,因为我们无法预测和预防。”

他给出了一个数据——70%以上的安全事故都与人为因素有关。切尔诺贝利核事故、福岛核事故,以及2017年美国海军在南海、东海的横冲直撞,造成五起事故,十几名官兵丧生;2018年和2019年,波音737MAX8两次坠毁,造成300名平民死亡…这些冷酷而残酷的数据指出了人类安全的必要性。

“人的安全问题引发的重大灾害事故,本质上是系统运行阶段人与机器的冲突。从这个角度来看,我们可以发现楚人到底发生了什么,为什么会发生这种错误,我们可以对其进行监控和预测,可以有效地防止事故的发生。”陈善广指出。

上海交通大学计算机科学与工程系教授鲁保良表示,人的安全因素主要包括情绪和疲劳。极端情绪和身体疲劳是人为因素造成的极其严重的事故。2020年7月7日,贵州省安顺市一辆公交车在途经洪山湖大坝中段时,冲破石质护栏坠入湖中,造成21人死亡。根据公安局的说法,公交车司机主观上因为厌世而造成了这起事故

“为了避免类似的悲剧发生,我们团队开发了一套从传感器、集成电路到算法的信息和工程系统。”鲁保良说,通过将脑机接口设备连接到受试者的前额和头部,并佩戴眼动仪,可以识别和检测脑电、脑电和眼动信号,从而检测出驾驶员的疲劳程度,并对情绪做出预警。

未来,这种脑机接口人机工程学设计也将惠及医学,辅助医生诊断和治疗抑郁症患者。

论坛上,不少专家学者在一个展台前驻足——展台上有三顶帽子,分别是高密度脑电系统、便携式脑电系统和近红外系统。“脑机接口仪检测到的脑电数据可以实时传输到程序中,然后连接到硬件上,这样就可以实现闭环遥控。”拓维仪器销售工程师赖说。

此外,利用数字人体建模和虚拟现实技术,根据人体关节、视野和空干扰的数据采集和分析,可以进一步提高驾驶舒适性和安全性。

人文因素4.0提升青春幸福感。

有的人边走边看手机,过一会儿就会头晕;有些人戴上虚拟现实(VR)眼镜,跟着里面的图片走,会觉得恶心。这些都是视觉诱发晕动病的表现,这些也是年轻人日常生活中经常出现的场景。

北京邮电大学数字媒体技术专业大三学生蔡晨阳就是晕车的“患者”之一。为了解决这一问题,考虑到操作的便利性和用户的体验,她使用VR眼镜结合眼动仪采集眼球运动数据,分析佩戴者在运动时是否会出现运动病、症状和程度。

“当我们使用VR时,舒适度非常重要。如果我们有晕车的症状,体验是非常不好的,也会影响你在虚拟现实环境中的交互。希望这次测试能为虚拟现实未来的发展提供参考和借鉴。”蔡晨阳的论文《基于运动知觉和眼动特征的视觉诱发晕动病检测研究》也获得了本次论坛优秀论文三等奖。

可见,随着数字智能时代的到来,年轻人对电子产品的体验和性能要求越来越高。如果他们能抓住年轻人在产品使用过程中的痛点和需求,就能为自己的产品赢得一席之地。

作为华为技术有限公司BG用户体验设计部人因团队的负责人,金鸿钧主要关注用户在健康舒适、操控体验和情感愉悦方面的感受。

耳机几乎成了当代年轻人的“外化器官”,每天都不离身。以耳机的设计为例,金鸿钧描述了一套产品开发的“方法论”:“我们收集了国内外多所大学数千人的耳朵、头部和手部的数据,对这些数据进行建模,然后通过人为因素得出不同身体区域的疼痛耐受度和敏感度。通过仿真产品和迭代设计,我们最终设计出了一副佩戴舒适的耳机。”

“而且我们发现,用户使用电子产品的时间呈爆炸式增长,势必会对眼睛造成很大影响。”他说,为了将电子屏幕对眼睛的伤害降到最低,人为因素团队精心设计并约束了关键变量,如亮度、对比度、蓝光、字体等。,以便产品落地。

最好的数学能设计出更完美的大脑吗?

随着工业从蒸汽机时代的1.0发展到智能时代的4.0,人因工程也在逐步发展。看似技术创新冲击甚至取代了上一个时代,但每个时代积累的经验助推了人因工程的进步,从而更好地辅助人们的生产生活。

“像ChatGPT这样的新人工智能应用出来后,我们面临着更大的挑战。我相信数字化向智能化发展可能会成为未来航空航天领域的重要研究方向,可以获得重要的应用成果。”中国科学院院士、中国载人航天工程空首席专家顾逸东表示,载人航天工程数字化,包括数字月球平台和数字火星平台,已经开展,为未来探月和deep 空探测更好地利用数字化、智能化成果奠定了基础。

顾逸东透露,下一步,我国将启动载人登月任务,采用人工智能与航天员相结合的方式,高质量地选取月球上最具代表性、最具科学性的样品,使月球表面的采样工作在新技术的支持下体现到最高水平。

一位量子科学家问中国科学院生物物理研究所研究员郭院士,有没有可能用最好的数学设计出更完美的大脑。

“有可能,”他回答,“但一定不是人脑。人类的大脑来自漫长的进化历史,毫无疑问是宇宙中最复杂、最智慧的系统,是自然界进化的一大奇迹。”

宇航员们站在高高的机械臂上往下看。宇宙的壮丽和深邃就在他们的脚底。舱外,蓝色的大地欲滴,缓缓旋转,带着百万年波澜壮阔的人类运动,田园,欢乐,忧伤。然而,这只是地球人的浪漫想象。

——————————

发表评论

邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注