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情景感知AR支持可以顯著改善程序結(jié)果，甚至可以將經(jīng)驗不足的操作員的任務(wù)表現(xiàn)提高到專家水平

（映維網(wǎng)Nweon?2023年06月30日）程序性任務(wù)在諸多職業(yè)中都非常常見，如維護、裝配或外科手術(shù)，其特點是操作員執(zhí)行預(yù)定義的步驟序列來實現(xiàn)特定的目標(biāo)。由于這通常通常涉及復(fù)雜的機器、設(shè)備甚至患者，所以它們對正確執(zhí)行任務(wù)提出了最高的要求。

諸如微軟HoloLens?2這樣的AR頭顯已證明可以在程序性任務(wù)中提供有效的支持。所以在一份博士論文中，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的朱利安·伍夫（Julian Wolf）就根據(jù)微軟HoloLens討論了AR和情景感知AR支持系統(tǒng)的設(shè)計、功能和對任務(wù)性能的影響。作者同時研究了眼動追蹤技術(shù)的集成，并旨在建立一個共同的描述人類行為、AR和情景感知AR之間的相互作用的預(yù)系統(tǒng)模型。

概括來說，論文討論了AR，以及可以根據(jù)情況自動調(diào)整顯示信息的情景感知AR的優(yōu)缺點。結(jié)果表明，情景感知AR支持可以顯著改善程序結(jié)果，甚至可以將經(jīng)驗不足的操作員的任務(wù)表現(xiàn)提高到專家水平。

對于傳統(tǒng)的信息媒介，信息通常在多個文件或外部屏幕中傳遞。相反，諸如微軟HoloLens這樣的AR頭顯可以直接在操作人員的視場中顯示情景信息，而且無需占用操作員的雙手。

在AR中，顯示的信息只會根據(jù)用戶的手動輸入而改變，而情景感知AR有望通過自動調(diào)整顯示的信息來最好地滿足操作員的當(dāng)前需求，并提供相關(guān)反饋，從而進一步改善所提供的支持。所以，確定這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點是開發(fā)支持系統(tǒng)的關(guān)鍵，從而提高任務(wù)執(zhí)行的質(zhì)量，使程序性任務(wù)更安全，并改善結(jié)果。

以前關(guān)于情景感知系統(tǒng)的研究主要集中在人工執(zhí)行方面，而沒有考慮到人類交互的一個重要要素，亦即感知。眼動追蹤可以測量感知，并提供對認(rèn)知過程的深刻見解，所以可能會為情景感知系統(tǒng)帶來好處。這對研究非常重要。

在名為《Towards Advanced User Guidance and Context Awareness in Augmented Reality-guided Procedures》的博士論文中，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的朱利安·伍夫（Julian Wolf）利用了微軟HoloLens等工具，并研究了如何設(shè)計AR和情景感知AR支持系統(tǒng)的不同概念，它們是如何工作，以及它們?nèi)绾斡绊懖僮鲉T的任務(wù)表現(xiàn)等等。

作者進一步通過集成眼動追蹤和推導(dǎo)合適的系統(tǒng)模型來描述人類行為、AR和情景感知AR之間的關(guān)系，從而推進情景感知AR支持。

研究人員共提出了三項研究：

• 研究一調(diào)查了AR中的情景信息相對于傳統(tǒng)信息媒介提供培訓(xùn)指導(dǎo)的好處。21名醫(yī)學(xué)生在物理模擬器進行體外膜氧合ECMO插管。評估包括與知識和處理相關(guān)的錯誤分類以及錯誤嚴(yán)重程度排序。結(jié)果顯示，AR明顯優(yōu)于傳統(tǒng)指令，同時指出了情景感知AR可能改善的局限性。

• 研究二探討了持續(xù)提供實時反饋時的有效可視化策略。本研究由4名外科專家和10名住院醫(yī)師在物理模擬器進行手術(shù)。研究結(jié)果表明，持續(xù)的表現(xiàn)反饋總體上可以對新手和專家操作員之間的任務(wù)績效進行分級，并揭示了特定AR可視化的明顯優(yōu)勢和偏好，并為AR可視化如何引導(dǎo)視覺注意力提供了見解。特別是，執(zhí)行區(qū)域周圍的顯示信息可幫助操作者同時感知反饋和協(xié)調(diào)手部運動。

• 研究三調(diào)查了眼動追蹤和手部追蹤在預(yù)測和防止操作員錯誤行為方面的適用性。一項針對記憶卡游戲的研究探討了這種方法的潛力和局限性。第一個實驗有10名參與者，并通過記錄參與者的眼睛和手部運動來得出目標(biāo)預(yù)測的方法。第二個有12名參與者，并檢驗了端到端實現(xiàn)方法的及時性和準(zhǔn)確性，結(jié)果表明，眼動追蹤和手部追蹤在防止用戶錯誤的手部動作方面非常有效。

朱利安·伍夫表示，本次研究的一個關(guān)鍵結(jié)論是，情景感知AR支持可以顯著改善程序結(jié)果，甚至可以將經(jīng)驗不足的操作員的任務(wù)表現(xiàn)提高到專家水平。另外，實時分析手眼協(xié)調(diào)模式可以提供預(yù)測性AR支持和錯誤預(yù)防，這可能最終為操作員執(zhí)行第一次獨立任務(wù)提供安全網(wǎng)。

相關(guān)論文：Towards Advanced User Guidance and Context Awareness in Augmented Reality-guided Procedures

對于未來的工作，重要的研究方向包括集成和推進對更復(fù)雜程序的預(yù)測性AR支持，研究在多種動態(tài)視覺刺激環(huán)境下的有效可視化策略，以及操作員從最初的培訓(xùn)過渡到獨立執(zhí)行并最終成為專家的有效反饋和支持策略。

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