Psiholog Marian POPA
REZUMAT
Comunicarea prezinta conceptia de realizare a unui sistem de zbor de mica fidelitate (desktop-PC) destinat evaluarii aptitudinii psihologice aeronautice. Principial, sistemul vizeaza componenta de instruire teoretica (familiarizarea cu instrumentele de bord si evaluarea cunostintelor) si sarcini de zbor. Acestea din urma au fost concepute ca sarcini simple, elementare, care vizeaza numai capacitatea de urmarire a aparatelor si mentinerea unei configuratii de zbor predefinite (zbor orizontal, în urcare, în coborâre, în viraj). Actiunile subiectului sunt preluate cu o frecventa de 0, 5 sec si transferate într-un sistem Biopac, pentru analiza si integrare cu date fiziologice (puls).
În faza actuala, simulatorul se afla în procesul de finalizare, care include optimizarea interfetei cu subiectul, realizarea comunicatiei si transferului de date între partile componente si achizitia de date preliminare. În faza urmatoare, se va trece la utilizarea lui experimentala care va conduce, în final, la validarea în raport cu performanta profesionala.
Cuvinte cheie: selectie psihologica, simulator
Evaluarea în sarcini de tip simulator, o noua orientare în selectia aviatorilor
Componenta comportamentala a factorilor umani în aviatie este dependenta de o serie constructe generale care permit evaluarea lor chiar si în afara mediului profesional. Pe acest principiu se bazeaza atât utilizarea testelor psihologice cât si, mai recent, prin intermediul simulatoarelor de zbor. De obicei, atunci când se vorbeste de simulatoare de zbor, accentul este pus pe simulatoarele de mare fidelitate, care asigura o ambianta cât mai apropiata posibil de conditiile de zbor. În ultimii an, odata cu utilizarea pe scara tot mai larga a asa numitelor simulatoare “desktop- PC”, rulate pe calculatoare obisnuite.
Una din directiile de interes este aceea a utilitatii acestor sisteme pentru mentinerea antrenamentului profesional al pilotilor (Edens, 1995; Talleur et al., 2001), eventual în situatia în care cei în cauza nu au posibilitatea de a zbura efectiv (Broadbridge, Waugh, & Braithwaite, 2000). În ambele cazuri, concluziile au fost încurajatoare.
O alta directie, este posibilitatea de a crea modele de zbor simulat care sa fie utilizat pentru selectia aviatorilor. Unul dintre primele sisteme de acest gen, Automated Pilot Aptitude Measurement System (APAMS), a fost realizat în cadrul U. S. Air Force, (Carretta & Ree, 2003; Ree & Carretta, 1998). Era un sistem pe platforma mobila, cu grad de libertate limitat, pe care se executau 5 ore de testare în zbor simulat, prin modelarea unor situatii tipice avionului T- 41. Sarcinile era astfel constituite încât sa puna în evidenta diferentele individuale sub aspectul aptitudinilor psihomotorii, capacitatii de învatare, integrarea sarcinilor multiple si operarea în regim de suprasolicitare. Nu se urmareau obiective de antrenament. Studiul de validare a pus în evidenta o corelatie multipla de 0.49 între variabilele APAMS si criteriul performantei în zbor real.
Aviatia militara canadiana a investit în dezvoltarea unui sistem similar (Automated pilot selection system (APSS), 2001; Woycheshin, 1999). Este vorba de un proiect ambitios, extrem de sofisticat si performant care asigura o validitate impresionanta (75- 80% dintre candidati sunt clasificati în concordanta cu performanta profesionala ulterioara). Este, vorba de asemenea, de un sistem pe platforma mobila capabil sa înregistreze 250000 de infirmatii pentru fiecare subiect investigat, pe parcursul a cinci sesiuni de zbor de câte o ora fiecare, în 2, 5 zile. Cea mai importanta contributie a cercetatorilor canadieni pare sa fie modelul de integrare, analiza si evaluare a datelor înregistrate.
În fine, trebuie sa mentionam si un sistem european, realizat în cadrul Institutului Fortelor Aeriene Germane, FPS 80 (Gress & Willkomm, 1996). Acest sistem este utilizat ca parte a strategiei secventiale de selectie a pilotilor, practicata în aviatia germana, care cuprinde trei faze: faza I-a, teste de aptitudini militare generale si academice; faza a II-a, de selectie psihologica si medicala, incluzând teste computerizate; faza a III-a, testarea în simulatorul FPS 80. Acesta este un simulator de mica fidelitate al unui avion monomotor cu elice (Piaggio 149D). Programul de testare se desfasoara pe durata a doua saptamâni, incluzând si un program de instruire. Psihologii evalueaza fiecare candidat sub o serie de aspecte principale: agresivitate, concentrare, coordonare, toleranta la stres, capacitate de progres. În final, este calculat un scor global, sintetizând toate aspectele vizate. Coeficientul de validitate a selectiei se ridica la 0. 54.
Proiect de realizare a unui sistem de evaluare în mediu simulat
Noile orientari în domeniul sistemelor computerizate de evaluare psihologica la selectie ne- au stimulat sa propunem realizarea unui astfel de sistem ca tema în cadrul programului national RELANSIN. Proiectul a fost aprobat si este realizat în comun de I. N. M. A. S. si STRAERO S. A., Bucuresti, fiind prins în planul de finantare RELANSIN pentru anii 2000- 2003. O etapa suplimentara de dezvoltare este inclusa într-un program de cercetare pentru anul 2004- 2005, finantat de Agentia Spatiala Româna. Principalul obiect al acestei etape este integrarea unui sistem de achizitie de date fiziologice de tip BIOPAC care este, în acelasi timp, si suportul de analiza a datelor preluate de pe comenzile simulatorului.
Sistemul se prezinta ca un simulator de mica fidelitate, pe platforma fixa, orientat pe reproducerea simplificata a unei cabine de pilotaj, dotata cu un set minimal dispozitive de comanda (mansa, maneta de gaze) si aparate de control (giroorizont, busola, indicator de viteza orizontala si verticala, altimetru si ceas). Subiectul va parcurge un program de instruire preliminara iar apoi va efectua un set de “misiuni” elementare de pilotaj (rulaj pe pista, zbor rectiliniu, zbor în urcare sau coborâre, zbor în viraj, toate cu mentinerea unor parametri indicati prin instructaj). Performanta subiectilor va fi masurata si înregistrata printr- un set de indicatori specifici pentru fiecare “misiune”.
Obiectivul general al proiectului este elaborarea unui model simulat de investigare a potentialului individual de pilotaj, bazat pe un repertoriu de sarcini generice, elementare, structurat în scenarii, suportat de un sistem bazat pe calculatoare compatibile IBM- PC, apt sa satisfaca cerintele legate de simulare si de achizitie, respectiv analiza de date. În mod concret, se are în vedere:
– Crearea unui simulator de zbor de fidelitate redusa, bazat pe un sistem de calcul de tip PC, cu o interfata adecvata (mansa, maneta de gaze, paloniere) si cu senzori pentru input- uri fiziologice.
– Elaborarea unei proceduri standardizate de investigare si aplicarea acesteia pe un numar semnificativ de subiecti.
– Elaborarea unor criterii de evaluare si interpretare a reactiilor subiectilor astfel încât sa se poata extrage concluzii cu caracter predictiv privind stilul reactional în situatii profesionale reale.
Obiective stiintifice principale ce vor fi atinse pe parcursul dezvoltarii proiectului sunt urmatoarele:
– Constituirea repertoriului de sarcini de pilotaj, astfel încât sa fie acoperite cele mai semnificative procese psihice implicate
– Modelarea scenariilor de simulare
– Elaborarea unui sistem de indicatori psihologici de performanta si psihofiziologici (FC) care sa descrie eficienta si capacitatea de operare în conditii de stres
– Elaborarea unui model integrativ de interpretare diagnostica si prognostica a datelor recoltate
– Realizarea unui sistem computerizat de rulare a scenariilor
– Realizarea unui sistem computerizat de achizitie si de prelucrare a datelor.
Descrierea functionala
În esenta, sistemul va asigura conditii pentru derularea unui proces complet de instruire- învatare a unor exercitii de zbor simulat, având patru componente principale (Popa, 2002):
– informare- învatare (asigura transmiterea cunostintelor în legatura tipurile de informatii, integrarea lor pentru controlul evolutiei, evalueaza nivelul cunostintelor si decide trecerea la faza de antrenament sau reluarea instruirii, în functie de nivelul cunostintelor asimilate);
– familiarizare cu comenzile (efectul distinct al fiecarei comenzi în parte, exersarea lor în proceduri preliminare de antrenament);
– derularea procedurilor de testare, ca succesiune de sarcini cu continut progresiv
– evaluarea performantei, care va consta în integrarea indicatorilor analitici în indicatori sintetici, în conformitate cu un model care va trebui sa fie dezvoltat ulterior, dupa recoltarea si analizarea datelor experimentale.
O privire mai detaliata asupra fiecarei faze permite întelegerea mai buna a functionalitatii sistemului:
1. Faza de initiere a sesiunii de evaluare:
a. Înregistrarea subiectului în baza de date a sistemului. Acest lucru se poate face fie prin identificarea înregistrarii subiectului în baza de date a laboratorului, fie prin crearea unei noi înregistrari.
b. Instructajul general preliminar, efectuat de catre examinator. Acesta va cuprinde o informare orientativa de ansamblu cu privire la alcatuirea sistemului (componente, functionalitatea comenzilor) situatia de testare (fazele care vor fi parcurse) si obiectivele acesteia (indicatorii de performanta care sunt vizati).
2. Faza de instruire a subiectului.
Va fi astfel organizata încât sa asigure toate informatiile necesare adaptarii la sarcina de testare pentru un subiect fara nici o cunostinta prealabila în domeniul pilotarii aeronavelor. Vor fi trecute în revista toate sursele de informare din interfata de control, în conformitate cu specificatiile raportului din faza a 2- a. Se va urmari o derulare analitica, secventiala, a prezentarii surselor de informare. Ecranele de instructaj vor prezenta unitati distincte de informatie, exprimate într-un limbaj simplu, clar, lipsit de termeni tehnici inaccesibili unui subiect fara cunostinte specifice de aviatie. Derularea instructajului nu va fi limitata în timp, dar timpul consumat va fi monitorizat si retinut ca variabila de performanta. Aceasta faza se compune din urmatoare sub-faze:
a. prezentarea secventiala a situatiei de evaluare;
b. evaluarea însusirii informatiilor si accesul conditionat la faza urmatoare;
c. reluarea instructajului în functie de nivelul de achizitie a informatiilor de catre subiect;
Ordinea de prezentare si secventa de instruire cu privire la sursele de informare este urmatoarea:
– indicatorul de pozitie în spatiu
o afisarea imaginii standard
o descrierea semnificatiei aparatului
o afisarea unor imagini diferite ale IPS concomitent cu asocierea unei imagini care corespunde pozitiei în spatiu a aparatului
o prezentarea modului de control a pozitiei în spatiu
– indicatorul de viteza orizontala
o afisarea imaginii standard
o descrierea semnificatiei aparatului
o prezentarea modului de control a vitezei orizontale
– indicatorul de viteza verticala
o afisarea imaginii standard
o descrierea semnificatiei aparatului
o prezentarea modului de control a vitezei orizontale
– indicatorul de înaltime
o afisarea imaginii standard
o descrierea semnificatiei aparatului
o prezentarea modului de control a înaltimii
– busola
o afisarea imaginii standard
o descrierea semnificatiei aparatului
o prezentarea modului de control a directiei de zbor
– indicatorul de timp (ceasul de bord)
o afisarea imaginii standard
o descrierea semnificatiei aparatului
La sfârsitul fazei de instructaj, într-o secventa de zbor simulat care va cuprinde sarcini elementare de control si monitorizare a fiecarui tip de aparat. Pe parcursul acestei etape vor fi înregistrati o serie de parametri care vor permite evaluarea calitatii procesului de instruire:
– durata de afisare a ecranelor de informare, pentru fiecare sub- faza în parte
– reluarea instructajului on- screen la cererea subiectului
– numarul de erori la întrebarile de control pentru fiecare sub- faza în parte
– numarul de erori cumulate pentru toate sub- fazele de instructaj
– numarul de erori în faza de evaluare finala a instructajului
– frecventa cardiaca masurata din 30 în 30 de secunde, integrata în doi indicatori sintetici: media si abaterea standard
3. Faza de evaluare
Trecerea la faza de evaluare va fi conditionata de atingerea unui nivel de performanta în faza de instructaj. Indicatorii de performanta vor putea fi stabiliti dupa recoltarea datelor experimentale pe lotul pilot.
Tipurile de sarcini si ordinea prezentarii lor sunt urmatoarele:
a. Familiarizarea cu comenzile, prin mentinerea unui spot în zona unui reticul, prin compensarea dinamica a perturbatiilor induse aparatului. Indicatori de performanta:
– numarul depasirilor “zonei tinta”
– durata depasirilor
– frecventa miscarilor pe comenzi
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde, aferenta pozitiei corecte sau gresite a spotului pe tinta
b. Rulare pe pista (parcurgerea unei traiectorii ghidate de repere laterale, cu viteza controlata si oprire la un punct precizat). Indicatori de performanta:
– atingerea sau depasirea caii de rulare
– durata revenirii la traseul caii de rulare
– frecventa miscarilor pe comenzi
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde, aferenta pozitiei corecte sau gresite pe pista
c. Zbor rectiliniu stabilizat, cu mentinerea între anumiti parametri a vitezei, înaltimii si directiei, pe o durata determinata, cu schimbarea ordonata a directiei de zbor. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– timpul de raspuns la comanda de schimbare a directiei
d. Zbor în urcare stabilizat, cu mentinerea în anumiti parametri a vitezei, înaltimii, vitezei verticale si directiei, pe o durata determinata, cu schimbarea ordonata a directiei de zbor. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– timpul de raspuns la comanda de schimbare a directiei
e. Zbor în coborâre stabilizat, cu mentinerea în anumiti parametri a vitezei, înaltimii, vitezei verticale si directiei, pe o durata determinata, cu schimbarea ordonata a directiei de zbor. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– timpul de raspuns la comanda de schimbare a directiei
f. Zbor în viraj orizontal stabilizat, cu mentinerea în anumiti parametri a vitezei, înaltimii si directiei, pe o durata determinata (pe stânga si pe dreapta), cu iesire din viraj pe directie ordonata. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– abaterea de timp fata de timpul ordonat
g. Zbor cu viraj în urcare, cu mentinerea în anumiti parametri a vitezei, înaltimii, vitezei verticale si directiei, pe o durata determinata, cu trecerea la zbor orizontal dupa un timp ordonat. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– abaterea de timp fata de timpul ordonat
h. Zbor cu viraj în coborâre, cu mentinerea în anumiti parametri a vitezei, înaltimii, vitezei verticale si directiei, pe o durata determinata, cu trecerea la zbor orizontal dupa un timp ordonat. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– abaterea de timp fata de timpul ordonat
i. Aducerea aparatului în pozitie orizontala din pozitii neobisnuite. Indicatori de performanta:
– valorile parametrilor de zbor, înregistrati cu o frecventa de 0.5 secunde
– frecventa cardiaca masurata la intervale de 30 de secunde
– timpul necesar aducerii aparatului în pozitia orizontala
Durata taskurilor va fi între 3 si 5 minute, în conformitate cu concluziile care vor rezulta în faza experimentala a proiectului. Pe durata unora dintre aceste task-uri, se vor introduce solicitari suplimentare, constând în informatii elementare la care subiectul va trebui sa reactioneze corespunzator; timpul de reactie aferent fiecarui semnal fiind si el înregistrat.
4. Analiza performantei
Analiza performantei urmeaza fazei de testare si se va baza pe integrarea indicatorilor analitici în sintetici si emiterea unor valori prognostice. În acest scop, valorile primare vor fi puse în relatie cu nivelul de performanta profesionala masurata în mediul real de instruire, pentru stabilirea coeficientilor necesari ecuatiilor de regresie.
Procedura de analiza a performantei va rula de pe postul examinatorului sau, în retea, de pe posturile de analiza ale psihologilor. Se va urmari realizarea unei prezentari sintetice, intuitive, usor de interpretat. Rezultatele vor fi prezentate în format display cu optiune de listare la imprimanta.
Parametrii de performanta vor fi stocati în baze de date convertibile în format accesibil unor programe de prelucrare statistica (SPSS).
Descrierea structurii hardware:
Din punct de vedere constructiv, sistemul se bazeaza pe utilizarea unui echipament de calcul performant, care dispune de resursele de procesare necesare efectuarii de calcule în timp real, calcule ce presupun sustinerea simultana a doua procese diferite, sincronizate (Matei, 2001):
– Achizitia de date, grupata în doua stream- uri distincte: informatii de natura fiziologica, respectiv informatii despre parametrii semnificativi care descriu comportamentul în zbor al unei aeronave generice;
– Simularea unui zbor caracterizat de un set de parametri impusi de examinator, respectiv realizarea de analize specifice care au ca scop final generarea unui set coerent de informatii în baza caruia se poate estima aptitudinile de pilotaj.
Arhitectura sistemului este bazata pe o retea de calculatoare alcatuita dintr- un echipament central, care are rolul de a sustine functionarea în ansamblu a sistemului predictiv, oferindu-i capacitatile necesare, si de o serie de echipamente mobile, de la care examinatorul poate comanda diversi parametri specifici misiunilor curente, respectiv pe care se pot vizualiza, stoca sau utiliza în alt mod rezultatele.
Echipamentul central înglobeaza o arhitectura tip server, motorizat de doua procesoare Intel XEON la 2. 4 GHz, HyperThreading activ, împreuna cu o placa de baza Intel Server cu setul de cip- uri Intel I7205. Memoria se situeaza la nivelul de 1 GB double data, dual channel RAM. Stocarea de dale la nivel local se face pe o matrice de hard disk- uri RAID 0 de 240 GB. Pentru afisarea informatiilor video conform scenariilor de simulare se utilizeaza un accelerator grafic ATI Radeon 9700 PRO dual, cu 128 MB memorie, AGP 8X. Interfatarea cu reteaua se face prin trei carduri (nu neaparat simultan), capabile sa se interconecteze la viteze de 10 MB/s, 100 MB/s, 1000 MB/s, respectiv prin interfata IEEE 1394, FireWire la 400 MB/s. Pentru dezvoltarile ulterioare este prevazuta si o interfata audio suportata de o placa de sunet Creative Audigy 2 cu 7 canale. De asemenea, exista posibilitatea lucrului cu toate compact discurile existente. Monitorul utilizat este de tip Iiyama HM 903 DT de 19″, certificat pentru uzul în unitati cu specific medical. Celelalte calculatoare din retea nu au cerinte speciale.
Pe unitatea centrala sunt rulate toate sarcinile din timpul testelor, care presupun rularea modelului aeronavei, preluarea de la elev a comenzilor de mansa, palonier, maneta de gaze, precum si a parametrilor fiziologici. În functie de scenariul selectat, pe display vor fi afisate informatiile specifice pe care un pilot le primeste în timpul zborului cu o aeronava usoara (indicatiile echipamentelor de bord, ceea ce se vede în afara avionului: linia orizontului, rularea pe pista).
Pe timpul sedintei sunt preluati toti parametrii de interes (fiziologici, precum si cei ce descriu zborul), care apoi sunt prelucrati si stocati într-o baza de date, pe baza careia se apreciaza în final caracteristicile elevului si capacitatea acestuia de a pilota avioane.
În stadiul actual, au fost parcurse etapele preliminare ale proiectului, fiind definite arhitectura sistemului, componentele functionale, continutul si indicatorii sarcinilor de evaluare; au fost achizitionate sistemele tehnice necesare si s-a trecut la realizarea efectiva a sistemului.
Concluzii
Sistemele de testare bazate pe simulator reprezinta cea mai noua evolutie în domeniul selectiei psihologice a aviatorilor. Rezultatele obtinute pe plan mondial ne îndreptatesc sa speram ca realizarea unui sistem similar în cadrul INMAS poate aduce o contributie semnificativa la calitatea procesului de selectie. Nu mai putin promitator este si faptul ca un astfel de sistem permite abordarea unor teme de cercetare interdisciplinare (studiul oboselii, efectul ingerarii unor substante, capacitatea de adaptare la stres, etc.).
Referinte bibliografice
1. Automated pilot selection system (APSS). (2001). Atlantis Aerospace Corporation, 1 Kenview Boulevard, Brampton, Ontario, Canada L6T 5E6.
2. Broadbridge, R. J. M., Waugh, P. J., & Braithwaite, M. G. (2000). Can flight simulators replace currency and competency în continuation training? Paper presented at the 71st Annual Scientific Meeting.
3. Carretta, T. R., & Ree, M. J. (2003). Pilot Selection Methods. în P. S. Tsang & M. A. Vidulich (Eds.), Principle and Practice of Aviation Psychology (pp. 358- 396): Lawrence Erlbaum Associates, Publishers.
4. Edens, E. (1995). Airplane Simulator and Flight Training Device Transfer of Performance (pp. 0): NATIONAL PLAN ENVIRONMENT.
5. Gress, W., & Willkomm, B. (1996). Simulator- based test systems as a measure to improve the prognostic value of aircrew selection. Selection and Training Advances în Aviation. Paper presented at the AGARD Conference, Prague: Advisory Group for Aerospace Research and Development.
6. Matei, P. (2001). Fundamentarea teoretica a arhitecturilor de procesare (raport de etapa la tema de cercetare: Sistem de evaluare predictiva, în mediu simulat, a caracteristicilor psihice si psihofiziologice în pilotarea aeronavelor). Bucuresti: STRAERO S. A.
7. Popa, M. (2002). Elaborarea repertoriului de task- uri si a listei indicatorilor de performanta si de reactivitate psiho- fiziologica (raport de etapa la tema de cercetare: “Sistem de evaluare predictiva, în mediu simulat, a caracteristicilor psihice si psihofiziologice în pilotarea aeronavelor”, Programul National RELANSIN, Subprogramul S3 (29/05 /2002). Bucuresti: I. N. M. A. S.
8. Ree, M. J., & Carretta, T. R. (1998). Computerized testing în the United States Air Force. International Journal of Selection and Assessment(6), 82- 89.
9. Talleur, D. A., Taylor, H. L., Bradshaw, G. L., Tom W. Emanuel, J., Rantanen, E., Lendrum, L., et al. (2001). Effectiveness of a personal computer aviation training device (pcatd) for maintaining instrument currency. Paper presented at the 11th International Symposium on Aviation Psychology, Columbus, OH: The Ohio State University.
10. Woycheshin, D. E. (1999). CAPSS: The Canadian Automated Pilot Selection System. Paper presented at the 41- st Annual Conference of International Military Testing Association.
* Institutul National de Medicina Aeronautica si Spatiala, Bucuresti