Lentäjien havainnointi lentosimulaattorissa : silmänliikeaineiston tutkaileva aineistoanalyysi Markovin piilomallien avulla

Abstract

Simulaatiolentoharjoituksien käyttö lentäjien koulutuksessa on kasvussa. Tämä pro gradu -tutkielma liittyy tutkimushankkeeseen "Vaativan laskeutumisen taito", jonka tavoitteena on kehittää lentäjien simulaatiokoulutusta tunnistamalla osaamisen kehittämistarpeita eri lentotilanteissa. Aineisto kerättiin vuoden 2020 syksyllä ja yhteensä 16 lentäjää saapui tutkimukseen. Heistä kahdeksan oli kokeneita lentäjiä ja kahdeksan kokemattomia lentäjiä. Lentäjiltä kerättiin sykevälivaihtelu-, silmänliike-, audio- ja videoaineistoa. Simulaatioharjoituksen jälkeen heitä haastateltiin. Mielenkiinnon kohteena tässä tutkimuksessa on tarkastella lentäjien silmänliikedataa, eli ohjaamossa tapahtuvaa skannausprosessia simulaatiolennon aikana. Keskimäärin jokainen lentäjä lensi 45 minuuttia ja suoritti tämän aikana kolme eri skenaariota vaativissa sääolosuhteissa. Lennon haastavin osa on yleensä laskeutuminen. Tästä johtuen erityisenä mielenkiinnon kohteena ovat olleet kolme eri laskeutumistilannetta. Lentäjille oltiin asetettu päähän kiinnitettävä silmänliikekamera, joka tallensi heidän katseensa ja perspektiivinsä ohjaamossa. Lentäjien silmänliikkeitä on mitattu D-Lab -ohjelmalla, jonka avulla ohjaamosta on rajattu kahdeksan mielenkiintoista aluetta (Areas Of Interest, AOI). Näiden mielenkiintoisten alueiden avulla on muodostettu lentäjien katsepolku. Lentäjien silmänliikkeistä saatuihin katsepolkuihin on sovitettu Markovin piilomalli (Hidden Markov Model, HMM) sekä HMM-malleja eri rakenteilla. HMM-mallilla pyritään tuomaan esille lentäjien mahdollisia latentteja tiloja, joita ei voida havaita suoraan aineistosta. Yhden kokemattoman lentäjän ja yhden kokeneen lentäjän koko silmänliikeaineistoon on sovitettu tavallinen Markovin piilomalli eri piilotilojen määrillä. Lentäjien katsepolut eroavat yksilöllisesti, mutta molemman lentäjän kohdalla piilotilat muodostuivat verrattain samanlaisissa lentotilanteissa. Kaikkien lentäjien laskeutumistilanteille on sovitettu yhteinen niin sanottu vasemmalta oikealle -rakenteinen Markovin piilomalli kolmella eri piilotilalla. Lentäjien katsepolut eroavat yksilöllisesti, mutta suurelta osin lentäjillä on havaittavissa samankaltaista katseprosessia laskeutumistilanteen aikana. Kokeneiden ja kokemattomien lentäjien ryhmien välillä ei ollut havaittavissa selkeitä eroja. Kokeneiden lentäjien silmänliikeprosessissa vaikuttaisi olevan vähemmän vaihtelua laskeutumistilanteiden aikana kuin kokemattomien lentäjien kesken.