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Uma Nova Perspectiva sobre Náusea em Veículos Automatizados

Pesquisas mostram algumas coisas sobre o enjoo de movimento e as diferenças individuais entre motoristas e passageiros.

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Veículos autônomos e simuladores de direção tão cada vez mais comuns, mas podem causar enjoo em muitas pessoas. Quando a galera passa de motoristas para passageiros, geralmente se envolve em atividades tipo ler ou usar dispositivos, o que pode piorar a sensação de náusea. Do mesmo jeito, nos simuladores de direção, os efeitos visuais podem enganar o cérebro, fazendo a pessoa sentir movimento, causando desconforto mesmo sem quase nenhum movimento real. Esses problemas surgem de um conflito entre o que o corpo sente e o que os olhos percebem, levando ao enjoo.

Suscetibilidade Individual ao Enjoo

Nem todo mundo sente enjoo da mesma forma. Algumas pessoas são mais sensíveis do que outras. Essa diferença na reação ao movimento precisa ser considerada ao estudar o enjoo. Uma nova abordagem junta um modelo que média as respostas de grupos com outro que foca nas reações individuais pra entender melhor essas diferenças.

A Importância da Visão no Enjoo

A entrada visual tem um papel importante nos simuladores de direção. Como a pessoa vê o movimento pode influenciar muito como ela se sente. Por exemplo, mais pistas visuais podem fazer alguém se sentir mais enjoado se as imagens não combinam com o movimento físico que ela tá sentindo. Por isso, capturar os efeitos da visão é crucial pra avaliar com precisão o enjoo tanto em ambientes de direção reais quanto simulados.

O Modelo

Um novo modelo integra duas partes: uma que gera conflito sensorial e outra que acumula esses conflitos ao longo do tempo. Esse modelo combinado tem como objetivo capturar as Diferenças Individuais em como as pessoas sentem enjoo. Em vez de depender só de médias de grupos, essa estrutura personaliza as previsões usando dados específicos de cada indivíduo.

Modelo de Geração de Conflito

O modelo de geração de conflito foca em como o cérebro processa diferentes entradas sensoriais, como informações dos olhos e sensores de equilíbrio no ouvido interno. Esse modelo precisa prever com precisão como os conflitos sensoriais surgem durante a direção. Inclui dados visuais pra entender como diferentes condições de visualização podem impactar a experiência de enjoo de uma pessoa.

Modelo de Acumulação de Conflito

O modelo de acumulação de conflito pega os conflitos gerados pelo primeiro modelo e acompanha como eles se acumulam ao longo do tempo. Essa parte da estrutura ajuda a estimar o nível de enjoo que uma pessoa pode sentir à medida que esses conflitos se acumulam. Usa parâmetros pra definir quão rápido esses efeitos são sentidos e por quanto tempo duram. Assim, o modelo consegue considerar reações imediatas e efeitos a longo prazo, como a recuperação quando o movimento para.

Dados e Experimentos

Pra testar esse modelo, dois conjuntos de dados existentes foram analisados. O primeiro conjunto envolveu participantes que fizeram uma manobra de direção específica com condições visuais variadas. O segundo conjunto comparou as respostas de dirigir um carro de verdade com as de um simulador. Ambos os conjuntos ajudaram a destacar as diferenças individuais na suscetibilidade ao enjoo.

Conjunto de Dados de Slalom

No experimento de Slalom, os participantes dirigiram um carro com uma vista externa ou sem vista nenhuma. Os resultados mostraram que quem tinha vista externa relatou enjoo mais severo do que quem não tinha. Esse conjunto ajuda a ilustrar o efeito das condições visuais no enjoo e fornece uma base pra testar o novo modelo.

Conjunto de Dados de Carro e Simulador

O segundo conjunto analisou participantes dirigindo tanto em um carro real quanto em um simulador. As descobertas mostraram que os participantes sentiam diferentes níveis de desconforto em cada ambiente, provando ainda mais a necessidade de considerar as diferenças individuais no enjoo. Esse conjunto foi essencial pra demonstrar a capacidade do modelo de generalizar em várias situações.

Precisão do Modelo e Personalização

O objetivo desse novo modelo é fornecer previsões precisas dos níveis de enjoo pra indivíduos. Focando em parâmetros personalizados, o modelo pretende melhorar a precisão em comparação com métodos tradicionais que não consideram as diferenças individuais.

Redução de Parâmetros

Pra facilitar o uso do modelo, os pesquisadores buscaram reduzir o número de parâmetros necessários pra previsões precisas. Usando pesquisas existentes e valores medianos de estudos anteriores, eles descobriram que apenas dois parâmetros eram necessários pra capturar efetivamente as diferenças individuais no enjoo. Essa redução não só simplifica o modelo, mas também diminui o tempo computacional necessário pra estimar os parâmetros.

Resultados

Os resultados de ambos os conjuntos de dados confirmaram que o novo modelo se saiu melhor do que os métodos tradicionais. Ao comparar os modelos individuais com os modelos de médias de grupo, a abordagem personalizada mostrou uma queda significativa no erro de previsão. O novo modelo foi capaz de ajustar as respostas individuais com mais precisão e com menos parâmetros, aumentando sua viabilidade pra uso em tempo real.

O Impacto da Visão no Enjoo

A visão tem um efeito profundo nos níveis de enjoo. A estrutura permite simulações que levam em conta várias condições visuais, como ter ou não vista ou visualizar o ambiente externo. Essa adaptabilidade é crucial pra entender como diferentes experiências visuais influenciam o enjoo em ambientes reais e simulados.

Aplicações Práticas

As ideias obtidas com esse modelo têm várias aplicações práticas. Pode ser usado no desenvolvimento de novos algoritmos de sinalização de movimento para simuladores de direção, que podem ajudar a minimizar ou prevenir o enjoo entre os participantes. Além disso, essa estrutura pode melhorar o design de veículos autônomos, permitindo que eles ajustem o estilo de direção em tempo real com base na suscetibilidade individual ao enjoo.

Limitações e Trabalhos Futuros

Embora o novo modelo mostre grande potencial, algumas limitações existem. Por exemplo, ele tem dificuldade em prever com precisão os níveis de enjoo em indivíduos que vivem mudanças rápidas em suas reações ao movimento com base nas condições visuais. Resolver essa limitação pode exigir ajustes no modelo pra incluir parâmetros adicionais que representem melhor a percepção sensorial individual.

Além disso, o desempenho do modelo é influenciado pelo tipo de dados de movimento usados. Usar dados de movimento da cabeça é ideal, pois reflete mais precisamente a experiência das pessoas. No entanto, quando esses dados não estão disponíveis, outros métodos podem precisar ser empregados pra estimar essa informação.

Conclusão

Essa nova abordagem pra modelar o enjoo representa avanços significativos na compreensão das diferenças individuais na suscetibilidade. Ao combinar entradas visuais e parâmetros pessoais, a estrutura do modelo fornece uma previsão mais precisa dos níveis de enjoo durante a direção. No final das contas, esse trabalho abre caminho pra experiências melhoradas em veículos autônomos e simuladores de direção, ajudando a criar ambientes mais confortáveis pra os usuários. Mais pesquisas e refinamentos desse modelo vão aumentar sua eficácia e ampliar suas aplicações em cenários do mundo real.

Fonte original

Título: Modelling individual motion sickness accumulation in vehicles and driving simulators

Resumo: Users of automated vehicles will move away from being drivers to passengers, preferably engaged in other activities such as reading or using laptops and smartphones, which will strongly increase susceptibility to motion sickness. Similarly, in driving simulators, the presented visual motion with scaled or even without any physical motion causes an illusion of passive motion, creating a conflict between perceived and expected motion, and eliciting motion sickness. Given the very large differences in sickness susceptibility between individuals, we need to consider sickness at an individual level. This paper combines a group-averaged sensory conflict model with an individualized accumulation model to capture individual differences in motion sickness susceptibility across various vision conditions. The model framework can be used to develop personalized models for users of automated vehicles and improve the design of new motion cueing algorithms for simulators. The feasibility and accuracy of this model framework are verified using two existing datasets with sickening. Both datasets involve passive motion, representative of being driven by an automated vehicle. The model is able to fit an individuals motion sickness responses using only 2 parameters (gain K1 and time constant T1), as opposed to the 5 parameters in the original model. This ensures unique parameters for each individual. Better fits, on average by a factor of 1.7 of an individuals motion sickness levels, are achieved as compared to using only the group-averaged model. Thus, we find that models predicting group-averaged sickness incidence cannot be used to predict sickness at an individual level. On the other hand, the proposed combined model approach predicts individual motion sickness levels and thus can be used to control sickness.

Autores: Varun Kotian, Daan M. Pool, Riender Happee

Última atualização: 2023-09-13 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2309.07088

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.07088

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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