הערכת ביצועי טיסה ודפוסי תנועות עיניים באמצעות סימולטור טיסה של מציאות מדומה

הסוכנות האירופית לבטיחות תעופה (2012) מסווגת סימולטורי טיסה כמתקני אימון, מאמני תוכניות טיסה וניווט, ציוד אימון טיסה וסימולטורים מלאים^{לטיסה 1}. נכון להיום, מגוון סימולטורי טיסה זמינים לאימונים, החל ממערכות שולחניות ברמה נמוכה ועד סימולטורים מורכבים ביותר מבוססי תנועה מלאה². הסימולטור המסורתי כולל מודל דינמיקת טיסה, סימולציית מערכת, תא טייס חומרה, הדמיה חיצונית והדמיית תנועה אופציונלית³.

לסימולטורי טיסה מסורתיים אלה יש כמה יתרונות כציוד אימון טיסה יעיל. עם זאת, עלותם גבוהה ולא ידידותית לסביבה, שכן ההנעה של כל מערכת דורשת אנרגיה חשמלית משמעותית, במיוחד סימולטור טיסה מלא, הדורש טמפרטורה גבוהה ונוזל או לחץ אוויר בלחץ גבוה, צורך חשמל רב ומייצר רעש רב⁴.

עם זאת, מערכת סימולטור שולחנית פשוטה היא גמישה ובעלות נמוכה, עם טבילה נמוכה יותר ופחות אינטראקציות מאשר סימולטור טיסה מלא². לכן, חיוני לפתח סימולטורי טיסה חדשים המשלבים את היתרונות של מערכות שולחניות וסימולטורים מלאים לטיסה (כלומר, את הגמישות של סימולטור שולחני ואת רמת הטבילה והאינטראקציה קרוב סימולטור טיסה מלא).

עם התפתחות טכנולוגיית המחשב, במיוחד טכנולוגיית המציאות המדומה (VR), סוג חדש של סימולטור טיסה המבוסס על טכנולוגיית VR מתפתחת הופך למציאות. סימולטור הטיסה מבוסס VR הוא גמיש, נייד, בעלות נמוכה, ויש לו פחות דרישות מקום מאשר סימולטורים טיסה קונבנציונליים⁵. חוקרים יצרו סימולטורים לטיסה המבוססים על טכנולוגיית VR במהלך 20 השנים האחרונות 6,7,8,9,10,11; עם זאת, סימולטורי טיסה VR אלה מיועדים בעיקר לאימוני טיסה, ויש מעט לבחירת טייסים. ובכל זאת, עם הפחתת עלויות ושיפור טכנולוגי, סימולטורים מבוססי VR משתנים והופכים לאפשריים לבחירה אישית. חלק מהמחקרים השתמשו בסימולטורים מבוססי VR לבחירה אישית בתחומים שונים: Schijven et ^al.12 בחרו מתמחים כירורגיים באמצעות סימולטור מציאות מדומה. Huang et ^al.13 פיתחו כלי בחירה פסיכולוגי המבוסס על טכנולוגיית מציאות מדומה לגיוס טייסים בחיל האוויר. וויצ’חובסקי ו-וויטוביץ¹⁴ העריכו את יכולותיו של מועמד כטייס כלי טיס בלתי מאויש (כטב”ם) המבוסס על טכנולוגיית VR. בהתחשב בכך שבחירת טייס היא קריטית לתעשיית התעופה, היא לוחצת לפתח סימולטור טיסה חדש מבוסס VR המתמקד בבחירת טייסים, מכיוון שבחירת טייס בקנה מידה גדול רגישה לעלות הסימולטור ולדרישות במערכת סימולטור הניידות.

תנועות עיניים מספקות רמזים לביצועי הטייס. מחקרים שונים מצאו כי מצב סריקת העיניים מבדיל את הביצועים בין טייסים מומחים למתחילים. על ידי השוואת דפוס הסריקה בין מומחים למתחילים, ניתן להבדיל בין התנהגות תנועת העיניים היעילה והמבנית של המומחים לבין שיטות הסריקה הלא מספקות של מתחילים. מספר מחקרי תעופה מצאו כי אסטרטגיית סריקת העיניים של טייסים קשורה מאוד לרמת המומחיות 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24. לדברי Bellenkes et ^al.25, משך הקיבעונות של מומחים קצר יותר, ותדירות הקיבעונות שלהם על מכשירים גבוהה מזו של טירונים. כמעט אותה מסקנה הוסקה על ידי Kasarskis et ^al.26, שגילו כי טייסים מומחים יש יותר קיבעונות בשילוב עם משכי זמן קצרים יותר מאשר טירונים, הציע כי טייסים מומחים יש מצב חזותי טוב יותר מאשר טירונים. במחקר אחר, לורנץ ואחרים.²⁷ מצאו כי מומחים מבלים זמן רב יותר בהתבוננות מחוץ לתא הטייס מאשר טירונים. לתוצאות אלה יש ערך מעשי רב בבחירת המצטרפים החדשים.

הערכת ביצועי טיסה היא גורם קריטי נוסף לבחירת הטייס. עם זאת, הבעיות הבאות קיימות בהערכת ביצועי טיסת טייס: דעות מומחים סותרות, נורמות בחירה רבות יותר ותאוריית בחירה אחידה. בתחום הנהיגה, Horrey et ^al.28 השוו את הערך המוחלט של סטייה מקו האמצע עבור תנאי ניסוי שונים כדי להעריך את ביצועי הנהיגה. בחזרה לתחום התעופה, מקליט הגישה המהירה לטיסה (QAR) מתעד כל מיני פרמטרים של מניפולציה של טייס, פרמטרים של מטוסים, סביבות ומידע אזהרה במהלך טיסה²⁹. באופן ספציפי יותר, כמחווני QAR, זווית המגרש היא זווית הסיבוב סביב הציר השמאלי והימני של המטוס³⁰, וקו הייחוס (או קו הייחוס המרכזי) נמצא ממש באמצע הקווים האדומים והירוקים²⁸; שני פרמטרי טיסה אלה משמשים להערכת ביצועי הטיסה של משתתפים עם או בלי ניסיון במחקר הנוכחי. נתוני QAR אלה יכולים לשמש להערכת ביצועי טיסה, אך למיטב ידיעתנו, הם שימשו רק לעתים רחוקות לאימון אישי ולבחירה במחקר מדעי^31,32.

ניתן להשתמש במדידות של דפוסי תנועות עיניים כדי להעריך ולחזות ביצועי טיסה ולהנחות את הכשרת הטייסים ובחירתם. Gerathewohl³³ הצהיר כי העין היא איבר החישה החשוב ביותר של הטייס, עיבוד 80% של מידע הטיסה. טייסים חייבים לקבל מידע חזותי ממכשירים בתא הטייס ולשלב אותו בתמונה קוהרנטית כדי לנהל את טיסה²². יתר על כן, התנהגות סריקה אופטימלית חיונית להשגת ביצועי טיסה טובים יותר¹⁵. עם זאת, אין כיום סימולטור טיסה במחיר סביר המשלב מעקב עיניים כדי להקל על מחקרים כמותיים של הקשר בין תנועות עיניים וביצועי טיסה.

המחקר הנוכחי פיתח סימולטור טיסה חדש של מציאות מדומה כדי להעריך אם משתתפים עם ניסיון טיסה היו בעלי ביצועי טיסה טובים יותר מאלה ללא ניסיון טיסה. סימולטור הטיסה VR משלב מעקב אחר העיניים ומערכת דינמיקת טיסה המאפשרת ניתוח דפוסי תנועת עיניים והערכת ביצועי טיסה. בפרט, ראוי להזכיר כי סימולטור הטיסה VR משתמש עוקב עיניים VR³⁴, לא כמו זכוכית או שולחן עבודה, מעקב עיניים מבוסס אזור עניין (AOI) ללא ספירת פריימים זמן רב.

לבסוף, העבודה הנוכחית יכולה להוביל למדידת אומניבוס לבחירת טייס בעתיד, החל מנתיב סריקת עיניים ועד נתוני ביצועי טיסה אובייקטיביים. בעזרת סימולטור הטיסה הווירטואלי, עלות בחירת הטיסה תופחת באופן משמעותי, ואת הנורמה של טייסים ניתן ליצור על בסיס איסוף נתונים נרחב. העבודה ממלאת פער בין סימולטורים קונבנציונליים ושולחניים לצרכי בחירת טיסה.