Une nouvelle recherche en sciences cognitives de Sandia National Laboratories montre que si les cartes peuvent aider quelqu'un à identifier des points de repère tout en étant escorté, l'utilisation d'un limite également la conscience de la situation et la connaissance de l'environnement non mis en évidence sur la carte.

Cette découverte est l'une des nombreuses issues d'un projet de trois ans qui a associé des scientifiques cognitifs et des experts internationaux des garanties nucléaires pour effectuer des tests de performance humaine et élaborer des recommandations qui pourraient être utilisées par l'Agence internationale de l'énergie atomique pour soutenir les inspecteurs des garanties. L'objectif est d'identifier les moyens par lesquels les inspecteurs peuvent être plus précis, efficace et conscient de la situation au travail, ce qui contribue finalement à assurer la non-prolifération nucléaire.

Les tests ont porté sur l'inspection visuelle, les tâches d'orientation et de transfert des connaissances qui sont importantes pour les inspecteurs. Alors que les scientifiques cognitifs ont déjà étudié ces domaines en détail, les recherches existantes ne répondaient pas aux besoins uniques des inspecteurs internationaux des garanties.

Les inspecteurs de l'AIEA visitent les installations d'énergie nucléaire pour vérifier qu'elles ne sont pas utilisées à mauvais escient, et les matières nucléaires ne sont pas détournées des utilisations pacifiques. Pendant qu'il se trouve dans un établissement, ils doivent accomplir des tâches spécifiques et enregistrer des informations tout en étant conscients de leur environnement et en analysant les écarts.

"Tous ces facteurs de complication en font un travail vraiment difficile et imposent une lourde charge cognitive aux inspecteurs, " dit Zoé Gastelum, chercheur en garanties nucléaires et chef de projet. « Avec ce projet, nous avons vu que changer la façon dont nous fournissons des informations aux personnes qui travaillent sur le terrain peut les aider à être plus efficaces et efficients. »

L'équipe de recherche a mené une enquête pour déterminer les besoins les plus importants de la communauté des garanties nucléaires, puis l'a examiné pour identifier les lacunes dans la littérature sur les sciences cognitives.

« Beaucoup de travaux en sciences cognitives ont été très axés sur les laboratoires et les théories sur les mécanismes et les processus de l'esprit et du cerveau, " a déclaré Mallory Stites, un chercheur en sciences cognitives et membre d'une équipe de recherche. "Parfois, il y a un fossé entre ce que vous faites en laboratoire et ce dont vous avez besoin pour la science appliquée. Notre objectif était de faire un travail en laboratoire fondé sur la théorie cognitive qui pourrait être appliqué sur le terrain."

L'équipe a conçu une série de tests de performance humaine basés sur les activités des inspecteurs, en utilisant des employés de Sandia comme inspecteurs des garanties de substitution. Pour chaque tâche, l'équipe a fourni aux participants des informations pertinentes de plusieurs manières et a observé comment la manière dont les informations étaient présentées modifiait les performances.

Précision d'équilibrage, vitesse lors de la recherche de listes et d'éléments

"Bien qu'il y ait eu beaucoup de recherches sur la recherche visuelle en sciences cognitives, les choses spécifiques que les inspecteurs font sur le terrain, qui comparent généralement une liste à une autre liste ou à des objets physiques, n'avait pas été beaucoup regardé, " a déclaré Laura Matzen, un chercheur en sciences cognitives et membre d'une équipe de recherche. "Nous voulions combler cette lacune en examinant différentes façons d'organiser la liste d'un inspecteur pour faciliter le travail."

L'équipe a étudié la recherche visuelle et le formatage des listes. Un test a demandé aux participants de comparer une liste à une autre, un peu comme un inspecteur comparerait l'inventaire actuel d'une installation avec la liste d'inventaire fournie par l'organisme national de réglementation des garanties pour noter ce qui est entré et sorti. Ils ont demandé à chaque groupe de participants d'essayer une technique différente pour organiser et comparer leurs listes, comme l'utilisation d'un code couleur, l'ordre numérique ou la réorganisation de la liste actuelle pour qu'elle corresponde autant que possible à l'ordre de la liste précédente.

« Nous avons découvert que le codage couleur aidait vraiment, " a déclaré Matzen. "Tout ce que nous pouvions faire sur la liste de l'inspecteur pour restreindre l'endroit où ils regardaient sur la liste de l'installation a permis d'accélérer le processus car ils pouvaient se concentrer sur la colonne ou la section pertinente."

Matzen a déclaré que les résultats montraient également que la réorganisation des listes pour une meilleure correspondance accélérait encore plus le processus de comparaison, mais les participants ont commencé à manquer des erreurs subtiles, comme les transpositions de nombres, et leur précision a diminué.

Choisissez votre accent :trouver des points de repère ou prendre en compte les détails de votre environnement

L'équipe a mis en place des expériences dans une installation de Sandia qui était auparavant utilisée pour travailler avec des matières nucléaires mais qui n'est plus active.

"L'installation avait beaucoup des mêmes caractéristiques visuelles que les inspecteurs voient, " Stites a dit. " C'était gros, un peu bruyant, assez chaleureux et un espace facile pour se retourner."

Le but, elle a dit, était de voir comment ou si des cartes pouvaient aider les inspecteurs à connaître l'agencement d'une installation et à rester conscients de leur environnement général, en particulier pendant qu'ils sont conduits sur un itinéraire guidé.

"Lorsque vous n'êtes pas maître de votre propre navigation, comme être un passager dans une voiture, il est vraiment difficile de savoir où vous allez, " dit Stites.

Certains participants ont reçu une carte à étudier avant d'entrer dans l'installation pour une visite guidée, certains ont été autorisés à apporter une carte avec eux lors de la tournée et certains n'ont pas eu le temps avec une carte avant ou pendant la tournée.

« Nous avons constaté que si les participants peuvent obtenir une carte de l'installation à l'avance, c'est certainement mieux pour améliorer leur capacité à connaître leur itinéraire, reconnaître les points de repère et former une vue à vol d'oiseau de l'installation, " dit Stites. " Cependant, l'équipe d'inspection doit faire un choix en fonction de ses objectifs pour savoir si elle doit ou non emporter la carte avec elle à l'intérieur de l'installation. Si leur objectif principal est d'apprendre la mise en page, la réponse est oui. Si la connaissance de la situation est importante, nous avons constaté qu'ils feraient mieux de ne pas apporter et consulter une carte à l'intérieur. »

Prise de notes pour le transfert de connaissances

L'équipe de recherche a mis en place une série d'expériences pour déterminer comment la prise de notes et les photos peuvent aider ou empêcher les inspecteurs de transférer des connaissances à d'autres inspecteurs, souvent des semaines ou des mois plus tard sans aucune conversation ou interaction en personne.

L'équipe a créé quatre panneaux d'affichage remplis d'images de pièces et de gadgets indescriptibles d'aspect industriel.

Dans différentes études, les participants ont eu 12 minutes avec chaque tableau et ont été invités à prendre des notes à la main, prendre des photos avec un appareil photo, ou prenez des notes manuscrites et des photos avec un appareil photo.

Dans la première série d'expériences, la même personne est revenue deux jours ou six mois plus tard et a reçu ses notes et un nouvel ensemble de planches similaires mais différentes, puis il lui a été demandé de déterminer ce qui avait changé par rapport à la première série de planches et d'images.

Dans la deuxième série d'expériences, les notes des participants qui avaient vu le premier jeu de panneaux ont été remises aux nouveaux participants qui n'ont vu que le deuxième jeu de panneaux. Ils, trop, ont été invités à déterminer ce qui avait changé, simuler une deuxième équipe d'inspection entrant avec des notes d'une équipe précédente.

Matzen a dit que les éléments sur le tableau pourraient avoir changé de place, ou leur texture, le matériau ou l'orientation peut avoir changé, mais les participants n'ont pas été prévenus à l'avance du type de changement auquel s'attendre. Les participants étaient également libres de prendre des notes avec leur crayon et leur papier comme ils le souhaitaient.

"Nous avons fait une analyse sur la prémisse de, si vous n'avez qu'un stylo et du papier, comment en tirer le meilleur parti ?" a déclaré Matzen. "Nous avons constaté que les personnes qui avaient quelque chose d'écrit et quelque chose de visuel dans leurs notes étaient mieux à même de détecter les changements. Essayez d'organiser vos informations spatialement, lister toutes les fonctionnalités importantes, rédiger des descriptions et dessiner autant que possible, pour aider la prochaine personne à comprendre.

Matzen a déclaré que les participants qui avaient des caméras étaient sans surprise plus précis pour détecter les changements dans les objets, mais aussi étaient plus lents à analyser les objets et perdaient souvent la trace de l'endroit où l'objet qu'ils avaient photographié avait été placé sur le tableau. Les participants utilisant une caméra étaient naturellement plus confiants dans leurs réponses, mais cette confiance incluait quand ils étaient incorrects. Les inspecteurs peuvent être limités dans leur capacité à apporter une caméra dans une installation, ou quelles photos ils peuvent prendre. Pour les inspecteurs qui sont en mesure d'apporter une caméra, l'équipe recommande d'améliorer cela en prenant quelques notes sur les photos que vous prenez :orientation, partie du bâtiment dans lequel vous vous trouviez ou d'autres informations utiles sur la situation.

Faire passer le mot

L'équipe de recherche a présenté des articles sur l'inspection visuelle et la prise de notes pour le transfert de connaissances à la Conférence internationale sur l'interaction homme-machine, sur les tests de performance humaine lors du Symposium sur les garanties de l'AIEA et sur la recherche d'activités de comparaison de listes et la simulation d'environnements d'information sur les garanties pour les tests de performance humaine lors de la réunion annuelle de l'Institut de gestion des matières nucléaires. Ils ont également publié dans The European Safeguards Research &Development Association Bulletin, présenté au symposium annuel de l'ESARDA et publié dans Cognitive Research:Principles and Implications.

L'équipe a lancé un projet connexe de deux ans pour caractériser l'impact des erreurs d'algorithmes d'apprentissage automatique et d'apprentissage profond sur les performances cognitives humaines, dans le but de fournir des recommandations fondées sur des preuves pour intégrer l'IA à la prise de décision humaine dans les systèmes analytiques.