مستقبل التصميم البشري في هندسة المركبات المستقلة

وقد أدى التطور السريع في هندسة المركبات المستقلة إلى تحول أساسي في فلسفة التصميم، إذ أن الجهود المبكرة التي تركز على نحو حصري تقريبا على أجهزة الاستشعار، والطاقة الحاسوبية، وعقلية صنع القرار الافتراضي - وهي أول عنصر تقني يعامل شاغلها كشحنة سلبية، ومع ذلك فإن المستقبل الذي تتسم به المركبات المستقلة لا يتوقف على مدى ذكاء السيارة وإنما على مدى فهمها الجيد.

ما هو تصميم البشر؟

إن تصميم الإنسان هو منهجية منظمة ومكررة لحل المشاكل تسعى إلى إيجاد منتجات ونظم بفهم عميق للناس الذين سيستخدمونها، وترتكز هذه العملية، التي ينشرها عالم معرف دون نورمان وشركة التصميم IDEO، على مبدأ أن التكنولوجيا ينبغي أن تتكيف مع البشر، وليس العكس، وتسير العملية عادة على خمس مراحل أساسية:

• Empathize:] Research users’ needs, behaviors, and pain points through observation, interviews, and immersion.
• Define:] Synthesize findings into a clear problem statement that focuses on human outcomes.
• Ideate:] Brainstorm a wide range of potential solutions without earlyly narrowing options.
• Prototype:] Create low-fidelity or high-fidelity mockups to test concepts quickly and cheaply.
• testing:] Evaluate prototypes with real users, gather feedback, and refine the design iteratively.

وعلى عكس التصميم الهندسي النقي، الذي يبدأ في كثير من الأحيان بالمتطلبات التقنية، يبدأ هذا المرض بسياق الإنسان، ويسلم بأنه حتى أكثر النظم تقدماً سيفشل إذا وجد المستخدمون أنه محير أو مجهد أو غير جدير بالثقة، وفي مجال المركبات المستقل، يعني هذا تصميم مجموعة من الأعمار والقدرات والخلفيات الثقافية ومستويات الإلمام التقني.() وقد نشر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا:

Contrast with Technology-Centered Design

ومن الطبيعي أن يكون النهج التقليدي القائم على التكنولوجيا هو إعطاء الأولوية لحل أجهزة الاستشعار، وسرعة المعالجة، والدقة الفوقية، والافتراض أنه إذا كان يمكن للسيارة أن تتصور وتبت على نحو أفضل من الإنسان، فإنه سيقبل، ولكن بيانات التبني في العالم الحقيقي تُظهر قصة مختلفة، وتظهر الدراسات الاستقصائية باستمرار أن جزءا كبيرا من الجمهور يشعر بعدم الارتياح إزاء تسليم السيطرة إلى آلة، وأن التفاوت في القيمة الحقيقية للهندسة البشرية والقبول الاجتماعي هو بالتحديد.

لماذا التصميم البشري حرج للمركبات المستقلة

ولا يمكن أن تكون المخاطر في هندسة المركبات المستقلة أعلى، فبخلاف تطبيق متنقل مصمم تصميماً سيئاً، يمكن أن تتسبب مركبة لا تتوق إلى الإنسان في حدوث إصابات أو موت، كما أن الثقة العامة هشة، بل إن الحوادث البارزة - حتى عندما تعطل سنوات التقدم التي تشهدها الإحصاءات النادرة - الكانتونية، وتوفر هذه الأداة إطاراً لبناء الثقة عن قصد.

بناء الثقة من خلال الشفافية

ومن التحديات الأساسية التي تواجه المركبات المستقلة مشكلة " الصندوق الأسود " : فالركاب لا يطلعون إلا قليلا على ما هي عليه " التفكير " أو لماذا يقدمون بعض المناورات، ويعالج هذا التصميم بواسطة وصلات بينية شفافة للمرافق البشرية، وعلى سبيل المثال، فإن مركبة تعلن عن عملها التالي ( " الطول الميسر في 200 قدم " ) وتفسر أسبابها ( " لأن الطريق المتجه نحو البحث البصري) يمكن أن يُستكشف.

السلامة كمسؤولية مشتركة

السلامة في المركبات المستقلة تتجاوز تجنب التحطم؛ وتشمل كيفية اتصال المركبة بالمشاة والدوائر وغيرها من السائقين.

إمكانية الوصول إلى الخدمات وشموليتها

أما السيارات ذاتياً فتتمثل في إمكانية ثورة تنقل الأشخاص الذين لا يستطيعون دفع أنفسهم إلى المسنين أو المعوقين أو ذوي الإعاقة البصرية أو الذين يعانون من ظروف مدركة، ولكن هذه الإمكانية لن تتحقق إلا إذا كانت المركبات مصممة من الأرض لتلبية احتياجات متنوعة.

المبادئ الرئيسية للتصميم البشري - المركزي المطبقة على هندسة المركبات المستقلة

ويتطلب ترجمة هذه المادة من فلسفة إلى ممارسة هندسية مبادئ ملموسة، وتمثل المجالات التالية نقاط الاتصال الأساسية التي تؤثر فيها العوامل الإنسانية تأثيرا مباشرا على تصميم المركبات المستقل.

الملاحية: ملامح إنسانية - ملحقة

أما إذا كانت المركبة من المستوى 2 (التشغيل الآلي الجزئي) أو من المستوى 4 (الحركة الذاتية الكاملة في ظل ظروف معينة)، فلا بد أن تكون الوصلة البينية مفهومة بشكل غير ملائم، أما بالنسبة للمركبات التي تتطلب استيلاء السائقين من حين لآخر (المستوى 3)، فلا بد أن تكون عملية الانتقال غير سليمة ومتواصلة بوضوح، إذ أن المصممين الذين يدافعون عن الحد الأدنى من الحمل المعرفي: بدلا من لوحة موزعة على بيانات الاستشعار الخام، فإن السياق الرئيسي لا يقدم سوى ما يلزمه من تكييفه مع لغة المستعمل

السلامة: العوامل الإنسانية في التصورات والقرارات

وغالباً ما تركز الأمان الهندسي في المركبات المستقلة على الحزمة التقنية: الكاميرات، والرادار، وخوارزميات التحكم، ولكن السلامة التي يُركز عليها الإنسان تفحص كيف يؤثر سلوك المركبة على الاستجابة البشرية، مثلاً، هل تتسارع السيارة بسلاسة أكثر من سائق بشري لتجنب مرض الحركة؟ وهل يُسفر ذلك بطريقة يتوقعها المشاة؟

الثقة: معلومات مفسرة عن الأنشطة المنفذة تنفيذاً مشتركاً وتصرفات قابلة للتنبؤ

فالثقة ليست سمة ثنائية؛ فهي تبنى من خلال سلوك متسق ويمكن التنبؤ به ومفسر، ويجب أن تكون المركبات المستقلة قادرة على الاتصال بحالتها الداخلية بشروط لا يمكن فهمها من الناحية الإنسانية، حيث يصبح هذا الانتقال الموضح أداة هامة في مجال التحلل البشري، وبدلاً من إنذار " فشل النظام " ، فإن السيارة قد تقول: " إن صعوبة قراءة علامات الرواسب التي تنتهك قواعد الثبات الاجتماعية التي تُعد.

إمكانية الوصول: تصميم الطبول البشري الكامل

فالتصميم الذي يرتكز على الإنسان لا يعامل إمكانية الوصول كصندوق شيكات، بل يتطلب مشاركة نشطة مع المجتمعات التي تواجه تحديات في مجال التنقل، فعلى سبيل المثال، يجب أن يعمل نظاماً يتحكم فيه الصوت بصورة موثوقة مع أنماط مختلفة من الكلام، ولكنات، واضطرابات في الكلام، ويجب أن تصل الضوابط المادية إلى الأشخاص الذين لديهم مجموعة محدودة من الحركة، ويجب أن تستوعب العروض البصرية ضعف الرؤية والعمى، وذلك بتفادي إمكانية الوصول إلى ما هو أكثر تكلفة من حيث التكلفة المبكرة،

دور الأفرقة المتعددة التخصصات

لا يمكن أن ينفذ التصميم المرتكز على الإنسان من قبل المهندسين وحدهم، بل يتطلب التعاون بين علماء النفس والمصممين الصناعيين وعلماء الأخوات وحتى المخططين الحضريين، ويضم فريقاً نموذجياً مستقلاً لتطوير المركبات متخصصاً في العوامل البشرية يقوم بدراسات المستخدمين، ويحلل بيانات سلوك السائقين، ويدير تجارب في مجال التحفيز، ويجلب هؤلاء المهنيون أفكاراً عن التحيزات العلمية المعرفية مثل الحدود التي يكتنفّز بها الاهتمام البشري(ج)

التحديات الراهنة في مجال تصميم المركبات المستقلة ذاتياً

وعلى الرغم من الفوائد الواضحة، فإن إدماج الأمراض غير المعدية في الهندسة الذاتية للمركبات ليس بدون عقبات، ولا بد من التصدي للعديد من التحديات المستمرة.

Mode Confusion and Handoff Issues

فالمركبات التي تعمل في المستوى 2 أو المستوى 3 تتطلب بقاء السائق البشري في حالة هبوط، غير أن الانتقال من المراقبة الآلية إلى المراقبة اليدوية أمر صعب للغاية، فالبشر فقراء في رصد النظم الآلية لفترات طويلة؛ وينحرف الاهتمام، وعندما يأتي طلب التسليم، فإن أوقات الرد بطيئة ومذعورة في كثير من الأحيان، ويخفف التصميم الذي يركز على الإنسان من ذلك عن طريق تصميم طلبات للاستيلاء على السيارات التي تكون واضحة ومرئية (مثلا، مثلا).

المعضلات الأخلاقية والبيارات الغورية

ويجب أن تتخذ المركبات المستقلة قرارات منقسمة إلى ثانية تترتب عليها آثار أخلاقية: هل ينبغي أن يتجنب مركب السيارة متجول إذا كان ذلك يعني إلحاق الضرر بالمسافر؟ ولا يمكن للتصميم الذي يركز على الإنسان أن يجيب على هذه الأسئلة الفلسفية وحدها، ولكن يمكن أن يكفل أن تكون عملية صنع القرار شفافة وأن تكون القيم المتجسدة في المقاييس موضع مناقشة صريحة والاتفاق من جانب أصحاب المصلحة على هذه النظم.

تفاوت المستخدمين وشخصيتهم

ومن المصممات ذات الحجم الواحد والمناسبة للجميع، وهي معادية للوضع القياسي للوضع الإنساني، وتختلف أفضليات المستخدمين على أسلوب القيادة، وطريقة الاتصال، وحتى التصميم الداخلي، وقد يحتاج كبار ذوي الإعاقة البصرية إلى إعلانات سمعية كبيرة، في حين أن مهنياً شاباً قد يفضل مقصورة صامتة، وسيحتاج النظام المستقبلي إلى التكيف مع فرادى المستخدمين على مر الزمن، والتعلم من سلوكهم، والأفضليات الواضحة.

الاتجاهات المستقبلية في تصميم المركبات الآلية ذاتياً

وسيشهد العقد المقبل تقارباً بين الأمراض غير المعدية والتكنولوجيات المتقدمة، مما يؤدي إلى تجارب أكثر شخصية، وطابعاً، وشمولاً.

Aaptive Interfaces Powered by Machine Learning

فبدلا من لوحة ثابتة، ستستخدم المركبات المستقلة في المستقبل التعلم الآلاتي لتكييف واجهاتها في الوقت الحقيقي، مثلا إذا اكتشف النظام أن المسافرين يبدأون بالشعور بالقلق )من خلال معدل القلب أو رصد التعبير الوجهي(، فإنه يمكن أن يعدل تلقائيا أسلوب القيادة بحيث يكون أكثر تحفظا ويوفر رسائل مطمئنة، وبالمثل يمكن أن يتحول الوصل بين أساليب القيادة القائمة على الجدول الزمني للمستخدمين " تكييف "

الواقع المُزَق والتفاعل بين اللغات الطبيعية

ويمكن أن تُعرض على الرؤوس في الواقع المبشر أن تُنقل المعلومات إلى متناول الريح، وأن تُمزج ببطء مع العالم الحقيقي، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يسلط النفقة على طبيب قادر على تسليط الضوء على مضيف على الطريق، أو أن يظهر مسافات آمنة بعد ذلك، وسيسمح تجهيز اللغات الطبيعية للركاب بطرح الأسئلة بطبيعة الحال: " لماذا نتوقف؟ " ، ويتلقى إجابات واضحة.

نظم التعبئة - البرمجيات

فالبحوث في الحوسبة المؤثرة تتقدم، وقد تكون المركبات المقبلة قادرة على كشف مشاعر الركاب من خلال حساسات المقاييس الحيوية - معدل القلب، وسلوك الجلد، وعبارات الوجه - والرد على ذلك، ويمكن أن يتاح للمسافر المجهد بيئة هادئة، في حين يمكن أن يقدم الشخص المثير للمشاعر خيارات للطرق المصورة، غير أن الاعتبارات الأخلاقية هي: كيف ستخزن هذه البيانات؟

التصميم التعاوني مع المستعملين النهائيين

ويتزايد دعوة صانعي السيارات وشركات التكنولوجيا الرائدة إلى المستعملين في عملية التصميم من خلال مختبرات المعيشة، وبرامج اختبار البيتا، ومنتديات التغذية المرتدة العامة، على سبيل المثال، أجرى وايمو دراسات واسعة النطاق للمستعملين في فونيكس وسان فرانسيسكو، وعدل كل شيء من إجراءات التقاط الإضاءة الداخلية استنادا إلى تعليقات الراكبين، وهذا النهج القائم على التهيئة المشتركة يكفل عدم تصميم المركبة الناتجة على نحو مفصّل فحسب، بل سيشكله الناس حقا.

دراسات الحالات: التعلم من التنفيذ المبكر

وتوضح الأمثلة على العالم الحقيقي النجاحات والفشل في تصميمات الإنسان في هندسة المركبات المستقلة.

وايمو: اختبار المستعمل المضاعف

وقد استثمرت شركة وايمو، التي تعتبر على نطاق واسع قائدا في التكنولوجيا المستقلة، في بحوث تجربة المستعملين، وقد جمع برنامجها للراكب المبكر آلاف ساعات من التغذية المرتدة، مما أدى إلى تغييرات مثل إجراءات التقاط مبسطة )تسحب السيارة الآن إلى أقصى حد ممكن( وإعلانات سمعية أوضح قبل كل مناورة، ويثبت نهج الشركة أن التصميم المرتكز على الإنسان ليس نشاطا غير متكرر وإنما هو دورة مستمرة من الاختبارات والتنقيحات.

Tesla: The Counterexample

وقد واجه نظام تيسلا الآلي انتقادات لتفاعلها بين الإنسان والمناخ، وقد اتهمت الشركة بميزات من المستوى الثاني هي " التعبئة الذاتية " ، مما يخلق توقعات غير واقعية ويشجع إساءة الاستخدام، وقد أبرزت الحوادث التي تنطوي على سائقين لم يولوا اهتماما أوجه الفشل في رصد السائقين وتوليهم زمام الأمور، ومن منظور يركز على الإنسان، فإن تصميم نظام تيسلي على نحو يتسم بالأولوية.

المكوكات المستقلة في النقل العام

وتوفر المكوكات المستقلة ذاتيا ذات السرعة المنخفضة المنتشرة في البيئات الخاضعة للمراقبة )في مناطق وسط المدينة( اختبارا قيما للبيوتادايين السداسي الكلور، وفي العديد من عمليات النشر المبكر، تكون المكوكات التي تعمل ركابا محبطين بدرجة عالية من الحذر، وتخلق ارتباكا لمستعملي الطرق الآخرين، وقد شملت إعادة تصميمات تركز على الإنسان زيادة سرعة السير، واتصالات خارجية أوضح، وعلامات توضح السلوك الأعلى للمكوك.

الخلاصة: الهندسة: مستقبل بشري

إن مستقبل هندسة المركبات المستقلة لا يتعلق فقط بتقنية الخوارزميات، بل يتعلق بتصميم الثقة والسلامة والكرامة الإنسانية، فالتصميم الذي يرتكز على الإنسان يوفر خارطة طريق لتطهير هذه المشهد المعقد، إذ أن التزامه بإجراء بحوث متكررة، وتفاعلات شفافة، وخصائص شاملة، والتعاون بين التخصصات، يمكن للمهندسين أن يبنيوا مركبات ليست متقدمة تكنولوجيا فحسب، بل ومتوائمة أيضا مع احتياجات الإنسان.