Exploratory Study with Eye Tracking Devices to Build Interactive Systems for Air Traffic Controllers

International audience; While the mouse is the main input device for interacting with different screens, many alternatives do exist. In this article, we report our exploratory study with the usage of eyes as a new input device for Air Traffic Control systems. Our investigations, based on a user - centered design, include a study of the activity, a classification of interaction techniques based on eye tracking systems, and finally a working prototype with the evaluations of the developed interaction techniques. Our goal is to investigate gaze usages as a means of interaction, and give recommendations for future development of Air Traffic Control systems

Blickbewegungsparameter als kognitive Leistungsindikatoren im eignungsdiagnostischen Kontext der Auswahl von Fluglotsen

Über die psychologische Eignung von Fluglotsenbewerbern und Fluglotsenbewerberinnen wird mithilfe verschiedener wissenschaftlich entwickelter Selektionsverfahren in einem mehrstufigen Auswahlprozess entschieden. Typischerweise erfolgt in diesbezüglichen Eignungsuntersuchungen derzeit die Leistungserfassung in computerbasierten kognitiven Tests durch die Anzahl richtiger und falscher Antworten sowie mittels Reaktionszeiten – dabei bleibt bislang der Weg, der im besten Fall zur Lösung einer Aufgabe führt, weitgehend verborgen. Um tiefergehende Einsichten in die perzeptiven und kognitiven Prozesse zu erlangen und den Weg vom Beginn bis zum Ende der Bearbeitung einer visuellen Aufgabe transparent zu gestalten, bedarf es anderer Methoden – wie zum Beispiel der Methode der Blickbewegungsmessung. Hierbei werden die Blickbewegungen der zu untersuchenden Teilnehmenden während der Bearbeitung einer solchen Aufgabe aufgezeichnet und anschließend ausgewertet. In Anbetracht der geringen Anzahl an Studien, die zur Beziehung zwischen dem interindividuellen Blickverhalten und kognitiven Leistungsunterschieden vorliegen, besteht ein deutlicher Bedarf an weiterführenden Untersuchungen zu dieser Thematik. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Erkenntnisse über die Verwendbarkeit einer berührungsfreien Blickbewegungsmessung im eignungsdiagnostischen Kontext der Luftfahrt – speziell bezüglich der Auswahl von Nachwuchsfluglotsen/innen am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) – zu erlangen. Zur Erforschung dieser Fragestellung wurden zwei umfangreiche Arbeitspakete definiert und umgesetzt – zum einen die Entwicklung eines geeigneten Testverfahrens – des Eye Movement CONnflict Detection Test (CON) –, zum anderen die Untersuchung von Blickbewegungen im Kontext der Eignungsdiagnostik anhand des CON. Zur Entwicklung dieses neuen Testverfahrens wurden drei Vorstudien und eine Expertenstudie durchgeführt. Zusammenfassend legten die Ergebnisse der oben genannten Studien sowie die der Hauptstudie nahe, dass mit dem CON ein objektives, reliables und valides Messinstrument für den Einsatz in Blickbewegungsstudien vorliegt. Auf der Basis des gegenwärtigen Kenntnisstands zur Beziehung zwischen Blickbewegungsparametern und kognitiven Leistungsunterschieden wurden für die vorliegende Arbeit Hypothesen abgeleitet und in der Hauptstudie (N = 113) in Korrelations- und Regressionsanalysen überprüft. Ergänzend zu den hypothesengeleiteten Analysen erfolgten explorative Berechnungen, die als Grundlage für die Generierung von Hypothesen für zukünftige Studien dienen können. Es kristallisierten sich vier Blickbewegungsparameter als Indikatoren für die kognitive Leistung im CON heraus: die Fixationsanzahl, die relative Anzahl höhengeleiteter Übergänge als ein neu eingeführter Parameter zur Charakterisierung der Vorgehensweise im Test, die Entropie sowie – mit Einschränkung – die mittlere Fixationsdauer. Aus Kombinationen dieser Parameter konnte die Leistung im CON im statistischen Sinne vorhergesagt werden. Blickbewegungsparameter vermochten 54 % der Varianz der Gesamtleistung im CON aufzuklären. Zudem legten die Ergebnisse eines hierarchischen Regressionsmodells nahe, dass eine Kombination aus Blickbewegungsparametern zusätzlich zu den allgemeinen kognitiven Fähigkeiten, wie sie im Fluglotsenauswahlverfahren am DLR erfasst werden, 26 % der Gesamtleistung im CON aufklären. Zusammengefasst liefert die vorliegende Arbeit vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Beziehung zwischen Blickbewegungsparametern und interindividuellen kognitiven Leistungsunterschieden und zeigt das große Potential der Blickbewegungsmessung für einen zukünftigen Einsatz im Rahmen der Auswahl von Nachwuchsfluglotsen/innen auf. Weitere technische Verbesserungen der Blickbewegungsmessgeräte sowie zusätzliche Forschungserkenntnisse – insbesondere zur prognostischen Validität – sind empfehlenswert, um basierend auf Blickbewegungsanalysen eigenständige Entscheidungskriterien abzuleiten