Confiabilidade humana - PCS5006

6.10.06

Capítulo 3 – Attention in Perception and Display Space (Resumo - versão extendida)

Livro: Engineering Psychology and Human Performance. (3a. ed)
Autor: Wickens, C. D.; Hollands, J. G.
Editora: Prentice-Hall, 1999

Visão geral

O capítulo descreve diversas características da percepção humana do mundo em que vivemos, reconhecendo que este seja um dos grandes gargalos durante nosso processamento de informações. Basicamente nossas falhas de atenção podem ser descritas formalmente em três categorias:

Atenção Seletiva: em algumas situações nós selecionamos aspectos não apropriados do ambiente. Pelo fato de estarmos preocupados com um determinado problema, desconsideramos outros aspectos críticos ou outras referências que estão ao nosso redor. O caso do Vôo 254 da Varig é um exemplo disto, pois os pilotos estavam tão preocupados com o fato de encontrarem Belém que não perceberam que estavam ficando sem gasolina. Por terem se perdido, poderiam ter procurado o pouso o mais rápido possível tentando se localizar em terra.

Atenção Focada: Muitas vezes somos incapazes de nos concentrarmos em uma única fonte de informação no ambiente. Apesar de até querermos isso, nós temos a tendência de nos distrairmos. A diferença entre falhas de atenção seletiva e focada é que na primeira há uma escolha intencional apesar de desapropriada para processar fontes não ótimas, e na segunda este processamento de fontes não ótimas ou ideais é dirigido pelo ambiente externo, apesar dos esforços em manter-se a atenção.

Atenção Dividida: Quando problemas de atenção focada são encontrados, alguma parte de nossa atenção é direcionada para estímulos ou eventos que não desejamos processar. Quando problemas de atenção dividida são encontrados, nós somos incapazes de dividir nossa atenção entre estímulos ou tarefas, nós desejamos processar todas elas. Na verdade, os limites da atenção dividida descrevem nossa habilidade em desempenhar tarefas concorrentes e integrar diferentes fontes de informação.


Atenção Seletiva – Amostra visual

Somente uma pequena região do nosso campo visual percebe detalhes. Esta região, chamada de fóvea, tem cerca de 2 graus de ângulo visual. Para manter os objetos nesta região, o globo ocular tem dois diferentes tipos de movimentos. Movimentos de perseguição que ocorrem quando o olho segue um alvo que esteja cruzando seu campo de visão (movimento contínuo. Ex: a trajetória de uma bola ou um pássaro). Movimentos sacádicos são discretos, eles saltam de um ponto estacionário para outro, dentro de nosso campo visual.

O comportamento sacádico utilizado em amostras visuais tem dois componentes: o salto e a fixação. Durante o salto, o sistema visual suprime a entrada visual e mostra a informação que pode ser processada somente durante a fixação. Esta é caracterizada pela localização (o centro da fixação), um campo útil de visão determinado pelo diâmetro ao redor da localização central da qual a informação é extraída e pelo tempo de permanência naquele ponto.

O comportamento da amostra visual tem sido estudado em dois contextos diferentes, o controle supervisionado e a busca do objetivo. No primeiro, o operador rastreia a tela de um sistema complexo sob supervisão. Em uma aeronave, por exemplo, com fixações em vários instrumentos que representam fontes de informação. No segundo, o operador rastreia uma região do mundo visual, procurando por algo em uma localização desconhecida, como uma missão de busca e resgate de uma queda de avião.


Otimização da atenção seletiva

Psicólogos dividem os estímulos do ambiente em canais, ao longo dos quais eventos críticos podem ocorrer periodicamente. Assumem que a amostra ambiente é guiada pelo custo esperado que resulta quando um evento é perdido. A probabilidade de perda do evento, por sua vez, está diretamente relacionada à freqüência do evento e sua incerteza.

Seis conclusões gerais deste estudo estão descritas abaixo:

1. Modelo mental guia as amostras: as pessoas parecem formar um modelo mental das propriedades estatísticas dos eventos no ambiente e usam isto para guiar sua amostra visual. O modelo mental consiste de um conjunto de expectativas sobre a freqüência dos eventos e quando ocorrerão em cada canal, e ainda a correlação entre os eventos em pares de canais. Com o modelo mental do operador, os padrões de fixação deveria ajudar o projetista no arranjo das informações no display resultando em um ótimo desempenho.
2. Ajuste da taxa do evento: qual a freqüência com que um evento ocorre.
3. Amostragem afetada pelo arranjo: a disposição dos instrumentos em um painel importa para o desempenho da monitoração humana.
4. Memória imperfeita, amostra imperfeita: as pessoas tendem a repassar as informações mais freqüentemente do que elas realmente precisam pois possuem uma memória imperfeita.
5. Auxilio das previsões: quando as pessoas tem uma previsão dos eventos que são mais prováveis de ocorrer no futuro, as amostras e chaveamentos tornam-se otimizados. Isso pode ajudar a antecipar demandas de diferentes recursos, porém quando o número de canais aumenta, as pessoas falham na obtenção de vantagens da previsão, aparentemente por causa do peso da carga no trabalho de memorização.
6. Estratégias de processamento: Quando um sistema sob supervisão falha, os operadores param de examinar o status de outros sistemas até ter um diagnóstico do sistema que falhou. O operador mantém sua atenção no indicador de falha, o que representa uma enorme perda da atenção visual se o tempo for longo.

Movimento dos olhos na busca por referências

Expectativas do ambiente: a busca de um alvo é dirigida em parte por fatores cognitivos relacionados a expectativa de onde ele é mais provável de ser encontrado. As pessoas tendem a fixar mais nas áreas que contém o maior número de informações.

Fatores de tela e saliência: a atenção visual será dada para aqueles itens do display que forem maiores, coloridos, brilhantes e que sofreram mudanças. Esta característica pode ser explorada para a localização de avisos e chamar a atenção especialmente em uma visão periférica.

Display dirigido e processamento dirigido conceitualmente: importante para prevenir um evento inesperado. É um conjunto de sinais que indicam um caminho, basicamente orienta o operador a seguir os passos corretamente.

Cobertura de pesquisa e o campo útil de visão: uma área circular onde o ponto de fixação da informação necessária para a tarefa pode ser extraído.

Tempo de fixação: esse tempo está associado com a dificuldade da extração de informação do equipamento ou display.


Modelos de busca visual

A disposição física das fontes é importante no processo de busca das informações. Dependendo da forma como as variáveis estiverem dispostas, o tempo para se alcançar o objeto de pesquisa sofrerá enorme influência. A forma e a disposição devem propiciar uma busca serial ou paralela, dependendo da facilidade da identificação dos elementos.

Vários itens de um campo podem ser processados em paralelo. Na leitura, por exemplo, quando fixamos em uma palavra, todas as letras que estão dentro dela são processadas simultaneamente.

Embora a atenção dividida e o processamento paralelo sejam características boas para o desempenho humano, particularmente em ambientes de alta demanda, como um controle de tráfego aéreo, é às vezes impossível direcionar o foco da atenção. Esta falha ocorre quando a atenção dividida torna-se obrigatória, ao invés de opcional.

As visões sobrepostas podem facilitar a atenção dividida entre dois canais. O head-up display utilizado em aviões facilita o processamento paralelo da cena e simbologia.

Embora a proximidade no espaço possa algumas vezes permitir uma atenção dividida com sucesso, o que parece é que esta aproximação aumenta a confusão entre aqueles itens que são momentaneamente o foco de atenção e aqueles que não são, ocasionando falhas. A primeira evidência que suporta esta afirmação é que a densidade espacial dos objetos tem pouco efeito no tempo de busca visual. Segundo que a variável mais crítica na predição de desempenho é o grau de separação espacial entre os itens relevantes e irrelevantes, não a separação entre os itens relevantes entre si.

Diferentes tarefas são servidas diferentemente por displays mais ou menos integrados representando explicitamente o princípio da compatibilidade da proximidade. Para entender este princípio, devemos distinguir entre proximidade de display e proximidade de processamento. A primeira define quão perto dois componentes de display estão. A distância entre os componentes pode ser definida em termos espaciais (ex: os componentes estão a 1 cm de distância) ou em termos de propriedades baseadas em objeto (ex: os componentes são exibidos como parte do mesmo objeto). A proximidade de display pode ser acrescida de outros fatores, tais como o uso de cores comuns ou a codificação de cada variável utilizando uma dimensão comum. A segunda forma de proximidade define a extensão pelo qual duas fontes de informação são usadas dentro da mesma tarefa. Se uma tarefa requer uma alta proximidade de processamento, deveria haver uma alta proximidade de display. Caso contrário, se a tarefa requer uma baixa proximidade de processamento, deveria existir uma baixa proximidade de display.


Codificação por cor

Aspectos positivos:

1. Objetos codificados por cor são rapidamente percebidos;
2. Certas cores tem um significado simbólico bem definido na população;
3. A codificação por cor ajuda a separar elementos espacialmente em um display (ex: a codificação de cores em diferentes regiões em um mapa, de acordo com a temperatura);
4. Características de tamanho, forma e localização podem ser combinadas com a codificação por cores.


Alguns cuidados:

1. A cor está sujeita aos limites do julgamento absoluto. Para garantir que o valor e o significado de uma cor não seja confundido, o projetista não deveria usar mais que cinco ou seis cores no display. A percepção das cores é também prejudicada pela luz ambiente.
2. Cores não definem naturalmente uma ordem. Não é muito efetivo, por exemplo, utilizar código de cores para representar variáveis de velocidade e densidade.
3. Estereótipos da população podem produzir um projeto ruim se um esquema de codificação associar uma cor com significados conflitantes. Por exemplo, suponha que um esquema de codificação de temperatura é projetado com o verde representando baixa temperatura, mas no sistema, temperaturas muito baixas sinalizam uma condição de operação insegura. Neste caso, o estereótipo da população da cor verde associada com segurança não é o que deverá ser inferido pelo operador.
4. Codificação de cores irrelevantes podem causar distração. Quando cores diferentes são usadas para destacar diferentes áreas ou itens, é importante que a distinção feita pelas cores seja compatível com as distinções cognitivas relevantes que devem ser interpretadas pelo operador.


Audição

A audição é diferente da visão em dois aspectos relevantes. Primeiro, o senso auditivo pode receber informações de qualquer direção. Segundo, a maioria das entradas auditivas são transientes, ou seja, uma palavra ou tom é ouvido e então termina, contrastando com a maioria das entradas visuais, que tendem a estar continuamente disponíveis.

As mensagens auditivas diferem umas das outras em dimensões como localização, tom, volume e conteúdo semântico.

Um experimento conduzido por Darwin, Turvey e Crowder sugere que três canais espaciais podem ser processados sem distração se um é apresentado a cada ouvido e um terceiro é apresentado com igual intensidade para ambos os ouvidos. Pode ser que o piloto de um avião, por exemplo, não consiga processar as três entradas em paralelo, uma vez que elas podem exigir uma análise semântica mais apurada, mas ao menos ele poderá focar em uma com um pequeno grau de intrusão das demais mensagens.

Avanços em tecnologia multimedia tem tornado possível a visão de textos ou imagens e o áudio de informações simultaneamente quando nós visitamos uma página web. Alguns experimentos sugerem que dividir a atenção entre modalidades diferentes (exemplo, visão e audição) pode ser melhor que dividir a atenção dentro de objetos de uma mesma modalidade. Normalmente se diz que quando entradas referentes ao sentido da visão conflitam com entradas de outras modalidades, o aspecto visual acaba se tornando dominante.

O domínio visual pode ser moderado em alguns casos. Quando a referência visual conflita com a referência auditiva, a primeira é dominante se o objeto destino for visual, mas a segunda é dominante se o objeto destino for auditivo. Em suma, quando um estímulo auditivo entra abruptamente no ambiente de atividade visual, ele provavelmente chamará atenção para si e alertar o operador. Como conseqüência, dispositivos sonoros são geralmente preferidos como avisos, quando comparados com sinais visuais. No entanto, se o estímulo visual aparecer na mesma freqüência e fornecer informação do mesmo tipo ou importância que o estímulo auditivo, haverá uma tendência dominante em direção a fonte visual, principalmente se a atividade tiver esta natureza.


Considerações Finais

Durante vários momentos, os comandantes do vôo 254 da Varig tiveram sinais visuais importantes indicando problemas com a rota. A interface com o HSI, instrumento indicador da posição horizontal, trouxe confusão quanto ao ângulo correto na saída da aeronave, pois apesar de toda a experiência do piloto ele não soube interpretar corretamente seus dados de entrada.

O PMS (Performance Management System), próximo à região que o piloto supunha ser Belém, indicava uma distância negativa, um sinal de que alguma coisa não estava indo bem. Depois várias referências geográficas passaram despercebidas diante dos pilotos, como a posição do sol na decolagem, não ter encontrado os landmarks esperados na chegada a Belém e ter seguido o curso do Rio Xingu ao invés do Amazonas. A confusão com as freqüências de rádio, a falta de radar em Belém e as consultas equivocadas às cartas de navegação, mapas e planos de vôo mostram que a confusão mental, talvez por excesso de confiança, atrapalhou a captação e interpretação dos diversos sinais visuais recebidos durante todo o vôo. Talvez se outros órgãos do sentido tivessem sido estimulados neste período, este estado de desatenção pudesse ter sido desfeito. Um alarme (warning) vindo do PMS, talvez mexesse mais com o estado de vigilância dos comandantes que apenas o retorno da distância com o sinal negativo.

Particularmente o excesso de confiança do co-piloto em relação ao piloto (ele não discutiu os valores de entrada do início do vôo, apenas copiou), e o excesso de confiança do piloto em relação a si mesmo, trouxeram problemas de interpretação equivocada e, principalmente, desconsideração aos sinais explícitos e implícitos dados pela aeronave (fenômeno da atenção seletiva).