眼睛在路上:大脑计算机接口和认知干扰流量
维多利亚博世
1
*和
朱里奥Mecacci
2
- 1机器学习,认知科学研究所,奥斯纳布吕克大学、德国奥斯纳布吕克
- 2唐德思协会部门人工智能、认知和行为,奈梅亨,荷兰内梅亨大学
小说可穿戴神经技术能够提供洞察其穿戴者的认知过程,并提供方法来改变或提高他们的能力。此外,它提供了免提设备控制的承诺。这些脑-机接口可能会成为日常技术在不久的将来,由于他们的提高可访问性和支付能力。因此,我们不仅要预测的影响,对社会和个人的广泛,但也更特别的交通和运输等行业。在一个关注越来越成为一种稀缺的经济好,这些创新可能既提供了机遇和挑战需要专注的日常活动,如开车和骑自行车。在这里,我们认为,其发展存在双重风险。首先,BCI-based设备可能匹配或进一步提高认知人类技术互动的强度超过当前免提通讯设备,尽管被广泛接受,是众所周知的引入大量的认知负荷和分心。其次,BCI-based设备将通常比免提设备对视觉检测(例如,执法检查时如何使用这些非常小和完整设备?)和限制使用(例如,我们如何防止用户使用这些成员没有违反个人的完整性和隐私?)。他们使用的交通应该由研究人员预期,工程师,和政策制定者,以确保所有道路使用者的安全。
1。介绍
最近神经科学与工程的发展使脑-机接口(bci)越来越便利和便宜的使用医疗以外的应用程序。脑-机接口允许用户的神经活动的间接测量。医学应用范围从预测癫痫发作的攻击和口语帮助闭锁综合症患者。在医学领域,并逐步进入消费市场,我们看到专业以及娱乐应用程序,例子被中介指导,社会媒体和免提游戏(海登,2020;突然,2022;Macrotellect留言。;缪斯,北达科他州。Neuralink,无日期)。bci启用免提打字的能力将能够发送短信或在网上搜索信息,并通过这种新颖的方式浏览数字世界可能有大影响我们如何在现实世界。Non-motoric,免提设备控制使bci的上下文中特别有趣的旅行和在交通,车辆操作,他们可以用来精神运营车辆接口像GPS或驾驶支持(Louveton et al ., 2017;Chavarriaga et al ., 2018;日产2018;梅赛德斯-奔驰(mercedes - benz)组,2021;杨和Van Hulle, 2023年),或写作等经常旅行相关的应用程序(如移动通信信息或发起电话。因为我们承认,上述原因,这些设备可能现在或在不久的将来提高商业利益,我们要注意对潜在的误解或不良的影响最早可能的开发和部署阶段。可能会怀疑,由于减少了visuomotor干扰,BCI-based免提设备比其他声控免提设备可能不太分散。然而,我们认为他们可能至少需要认知交互相似或高于语音控制应用程序,从而构成严重认知干扰。此外,分散的用户可能不表现出任何行为使用的迹象,从而阻碍有效的社会控制策略和控制技术。有效的监管面临着特殊的挑战对于用户的完整性和私密性。我们认为必须投入更多的关注可能包含bci在人们的日常生活在不久的将来。bci可能会变得更受欢迎,可以穿一整天,我们必须预期和预测人类的新颖的方式将指导他们的注意力和行为,以及他们如何在世界。因此,分析和量化潜在的小说认知干扰交通,和可穿戴脑科学纳入法律框架,是必要的和高度值得推荐的。
在继续之前,我们想解决可能在技术的伦理批评常见。伦理学家有时被指控(由其他伦理学家也很常见)或人为地夸大问题,更糟糕的是,“concern-trolling。“我们已经看到,在脑深部电刺激辩论发生在neuroethics (话务量,2021),但它可以影响任何讨论发展中假设的理由,如人工超智(甚至自己沉溺于一种温和的作者之一,然而在过去类似的批评;看到Haselager Mecacci, 2020)。神经技术应用的事实我们讨论在本文中没有(还)投放市场或在相关的上下文中使用,并不意味着一个先发制人的讨论没有必要或重要,至少避免被定义为“延迟谬误。“这在于低估了风险,直到足够的可用一定的信息技术(2004年汉森)。落入这样的陷阱可能导致试图解决一个潜在的问题只有一次这样做太迟了(Collingridge 1980)。相反,一个消息灵通的和现实的伦理讨论技术尚未可能产生重大影响的指导技术开发和通知的政治决策。
2。脑-机接口和交通:潜在的用途和影响
在这里,我们将探讨相关的潜在风险使用bci在交通监管面临的挑战,从概述的部分不同类型的商业上可行的公司成员。
2.1。类型的可穿戴脑科学:被动和主动bci
研究人员已经开发出大量的技术和设备来测量神经活动,其中一些可能会被用于商业BCI设备。其中,脑电图(EEG)已成为最常用的非侵入性脑阅读技巧之一,是一种可穿戴脑科学的主要竞争者在市场上。虽然只测量组件皮质表面附近的神经元的活动,它能够捡不到一秒的时间尺度上信号信息的关键心理过程,关注和电动机等活动,既便宜又可运输(拉希德et al ., 2020)。可穿戴BCI设备的另一个竞争者是近红外光谱(NIRS),脑电图、非侵入性和皮质活动的主要措施。由于较低的时间分辨率,它却不可能是可用的应用程序需要检测神经变化在不到一秒的时间尺度函数(Fazli et al ., 2012)。侵入性装置,如皮层下植入式电极阵列,可能在未来进一步成为可行的商业用途。BCI这套non-cranial竞争者是肌电图(EMG),甚至可以测量一毫米的肌肉运动。尽管技术上不是一个BCI,它仍然是与大脑相关考虑,因为它间接接口,可以被认为是类似的可穿戴技术用于控制一个设备没有显著和可见肌肉工作。wrist-based神经接口的一个例子使用EMG拼写在不久的将来可能发布的商业元(Tech@Meta 2020,2021年)。
描述类型的脑-机接口在交通的背景下,我们确定了一个重要的概念之间的分离被动和活跃的bci (詹德et al ., 2010)。被动bci简单地监测神经活动和借给自己的无意识的认知或情感状态监控用户,尤其是在检测驾驶员疲劳破坏其风险。因为大量的车祸发生由于疲劳和嗜睡(高达50%,SWOV 2019;欧洲委员会,2021),被动的使用bci疲劳和睡意检测可以在增加道路安全是有益的,特别是专业运输司机(Zhang et al ., 2017;Chavarriaga et al ., 2018;黄et al ., 2021;马丁内斯Beltran et al ., 2022)。这这些被动元器件的潜在可能的未来交通,因为常见的自动疲劳检测系统,例如,注意驾驶风格变化,仍然受到不一致的和无效的检测(SWOV 2019)。为了不把孩子和洗澡水一起倒掉了,我们不会考虑被动bci在本文表达了担忧。
活跃的bci,相比之下,使用故意产生神经信号来控制另一个设备,如移动电话。一个主要的例子是一个“拼字”,用户可以输入文本仅仅通过思考拼写单词或精神。活动好像也可以用来控制车载免提系统,如GPS、或个人设备。这些系统可能与其他设备结合使用增强现实眼镜(海登,2020;Tech@Meta 2020;突然,2022)或简单的数字屏幕,可以查看和神经控制。
2.2。活跃的bci姿势增加认知干扰
电子设备在交通的使用是气馁和监管,因为它们构成了严重干扰司机和明显导致事故的数量(2018年,)。干扰的来源包括手动干预和视觉竞争,而且还干扰认知信息处理(不走正路的et al ., 2015)。后者的干扰来源是具有挑战性的目标明确,因为它不能被评估行为。然而,外部认知干扰的发生可以测量并积极最小化。活动好像,我们会说,可能会导致增加认知负荷和分心。他们的使用和潜在滥用应该被认为是生产现在和未来交通规则。
通过减少视觉和肌肉运动的干扰设备,指导司机的目光从路上,有人可能会怀疑,如今,免提设备是一个非凡的技术减少distraction-induced事故的机会。然而,一些作品表明,消除视觉和肌肉运动的干扰并不不完全抵消错误选择的认知干扰可能导致,这小说免提设备展示自己的独特的挑战。的确,不走正路的et al . (2015)表明,尽管减少visual-manual交互,免提设备调用和设备操作继续构成重大危险由于认知工作负载需求较高。特别是,作者表明,写电子邮件使用语音识别技术是认知更多的要求比普通的谈话或免提通话,和这更高的认知负载造成刹车反应时间长。而其他作品发现谷歌眼镜™戴AR-device改善在手动发送手机短信通过减少越野凝视在某些方面,它也发现其使用仍显著损害反应时间而不分心的驱动(不走正路的et al ., 2015;Tippey et al ., 2017)。这是由于认知干扰二级任务构成,这仍然是无论肌肉运动的负载。简而言之,认知负荷引起的第二个任务可以是分visuomotor推理所使用的特定技术造成的(索耶et al ., 2014)。因此,我们得出这样的结论:键入文本或控制一个设备使用一个活跃的BCI导致可比认知负载其他免提技术,即使所有visuomotor分心。这因此不符合直觉,好像提供更安全的选择手动或语音免提设备控制。
此外,bci可能会用自己的特殊挑战认知负荷的司机,可以预期。触觉、听觉或甚至神经警报的可穿戴可能比电话铃一响难以忽视。事实上,它已经发现,用户反应比手机快可穿戴设备(他et al ., 2018年)。自努力和二级任务都可以启动的速度可能会高,用户可能多任务多手(或声音)的设备操作,减少潜在的好处(他et al ., 2018年)。此外,正常运转的好像比其他设备可能需要更多的高度关注,因为他们常常为设置在用户开发完整的浓度和没有干扰(赵et al ., 2018)。不当BCI在多个任务的功能要求和压力会增加错误,从而进一步转移注意力从手头的首要任务;操作车辆(Emami洲,2020年)。
积极的使用和营销bci在交通可能伴随着坚信它可能增加车辆控制的放松,减少visual-manual干扰(Louveton et al ., 2017;米罗诺夫et al ., 2021)。然而,我们认为,在最好的情况下,这些设备可能不构成显著减少令人分心的替代简单的免提设备由于剩下的认知干预,而在最坏的情况下为用户可能更分散和累。我们的主要论点是建立在研究其他衣物,因此间接;我们观察一个腔隙在文献中关于认知负荷的量化操作时BCI设备作为首要任务的错误选择。我们所知,尚未进行,但是强烈建议进一步证实或拒绝我们的担忧。
2.3。管理挑战积极bci在交通的使用
活跃BCI-controlled免提设备并不显式地包含在政策对交通电子设备的使用,而他们的使用,如上面说的,可能大大增加认知负荷,造成分心驾驶他们的使用是视觉检测不到。在许多国家,法律使用移动设备的运输车辆,司机不再允许持有电子移动设备用于沟通或开车时信息处理(2018年,)。然而,免提操作设备往往仍然允许,是导航设备的操作,和许多现代汽车包含智能屏幕连接到仪表板,因此可以开车时使用。我们认为,如果BCI的规定设备在交通是实现有效地减轻安全问题,我们正面临着诸多挑战,需要解决。
首先是一个语义的问题:什么时候一个“使用”或“持有”的设备?例如,身穿smartwatch并不认为是手持设备,虽然设备可以查看和操作类似于手持电话。好像,他们在本质上是non-motoric但他们的使用和在多大程度上导致分心可能类似于手持或其他肌肉运动的控制,也可以利用视觉反馈。这指向一个问题有关的规定,必须找到指标,除了设备是否会引起visual-motoric竞争,确定安全辅助认知负荷的范围。
第二,有一个检测问题:目前,观察开车时如果有人持有或操作他们的设备是非常直截了当的。执法人员可以相对轻松地视觉评估情况并进行进一步的调查,即。,邀请司机,在需要的地方。此外,执法检测使用不仅重要,而且对道路使用者评估和预测BCI用户的驾驶行为,使安全的判断。商业可穿戴好像变得更小,视觉评估可能会变得越来越困难。结合其他接口等增强现实眼镜,我们可以期待人们在强烈的认知与技术没有表现出明显的行为。免提电话或语音识别技术已经提出了一种检测问题,唯一可见的行为迹象是用户说话,一个活跃的BCI用户可能显示没有任何可见的迹象的强烈的心理契约。
第三,最后,我们必须考虑如何紧密联系的用户可能成为BCI系统。调节这些技术可能需要执法侵犯用户的个人空间简单搜索设备的存在,当使用植入技术将日益加剧。监控执法可能,鉴于上述检测问题,导致物理或数字违反用户的隐私。这可能最终导致违反基本权利(Mecacci Haselager, 2019)。
虽然已经越来越感兴趣扩大政策通常在几个国家禁止操作设备,通常是没有这种情况,因为它也会排除导航设备的操作和类似的相关任务。据我们所知,好像还没有明确包括在交通立法。考虑到他们即将到来的使用潜力,其独特的特性,我们发现有必要提高认识小说的可能性,这些可能会引入。上述问题我们只能通过及时解决技术和制度设计的解决方案。
3所示。前进
在本文中,我们认为,活跃的脑-机接口的使用流量可能是有害的,因此权证考虑不仅由研究人员和工程师,但政策制定者。活动bci的道路使用者的使用可能会导致认知干扰水平相当或比其他免提的替代品,在交通和使用的规定可能被证明是一个挑战。
包含这些设备的影响在人们的日常生活中是难以预测的。因此,建议研究的好处和缺点使用bci在交通和保持开放的心态向技术创新在未来十年(s)。自首次使用bci主要是在医疗领域的援助那些残疾,是很重要的细微差别的警告,不玷污活跃bci的使用。在道路使用的背景下,这些设备可能会大大受益残疾人,帮助他们恢复独立(奥迪2019;克鲁兹et al ., 2021;萍et al ., 2021)。重要的是识别和利用的潜力(主动)好像没有侮辱或不加鉴别地阻碍他们的开发和部署。相反,它是我们的责任作为学术学者来刺激创新广义上来说,负责提供正确的概念工具和伦理评估,以促进在尽可能广泛的利益相关方讨论。
一步,以避免把婴儿和洗澡水一起倒掉了为未来的研究将调查认知干扰量化和精确比较不同的方法操作各种设备和bci,声音,和其他形式。特别是,我们观察一个差距在文献中;当我们发现现在的干扰资源同时操作BCI是主要的任务,需要量化心理负荷在范例中多任务BCI操作是错误选择从另一个主要任务。这种方法,更准确的权衡可以评估。刺激企业发展BCI考虑交通安全,他们开发的设备例如可以配备一个“驱动模式”(类似于“飞机模式”),促使司机禁用主动BCI,同时允许被动BCI来衡量和指导他们的关注和提醒他们当他们变得心烦意乱或昏昏欲睡。
我们预测脑-机接口在商业环境中越来越多地被用于例如,认知增强,沟通,和游戏,我们也希望他们的使用在日常生活和交通的背景下。与直觉相反,好像可能会提供一个分散注意力的其他设备较少,由于减少了visuomotor分心,我们的分析表明,积极的使用bci开车时可能造成类似或更糟认知干扰其他免提设备相比。这是特别关注,因为用户可能不会显示任何分散注意力的行为迹象,使它具有挑战性的观察和控制。然而,我们发现没有足够的量化的bci和免提设备比较在此设置。虽然BCIs相当积极的应用程序,它是至关重要的评估对注意力经济和交通的影响。这样做可以防止事故发生,促进负责任的和注意神经技术的使用。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。
作者的贡献
VB写的手稿来自通用输入。两位作者贡献手稿修改,阅读,和批准提交的版本。
资金
我们承认支持德意志Forschungsgemeinschaft (DFG)和奥斯纳布吕克大学的开放获取出版基金。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
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收到:2023年2月22日;接受:2023年5月11日;
发表:2023年5月26日。
编辑:
杰森·斯科特·梅特卡夫人类在复杂的系统中,美国审核:
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