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Die
Erfindung bezieht sich auf die Steuerung einer Maschine im allgemeinen
Sinne, insbesondere bezogen auf die Steuerung eines Fahrzeuges,
insbesondere eines Kraftfahrzeuges.
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Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, dass durch einen Abgriff und
eine computergestützte Verarbeitung neuronaler Impulse
von Menschen und Tieren die Signale zu bestimmten Reizen und Regungen
auseinander zu halten und zu interpretieren sind. Somit wurde eine
Schnittstelle zu einem Computer hergestellt, die es erlaubt, mittels
gedanklicher Konzentration des Menschen oder Tieres an bestimmten Vorstellungen,
bestimmte Steuerungsbefehle an eine Recheneinheit zu senden. Heute
ist es bereits möglich, die Konzentration auf das subjektive
Gefühl für rechts, links, oben, unten oder auf
die Bewegung der Körperteile, auch wenn diese nur in der
Vorstellungskraft des Menschen stattfindet, und sonstige andere „elementare
Denkimpulse” voneinander zu unterscheiden. In der Fachsprache
wird eine solche Schnittstelle als GCI (Gehirn-Computer-Interface) bezeichnet.
Ferner ist hinlänglich bekannt, dass fast alle Systeme
die zur Steuerung eines Fahrzeugs dienen, elektronisch gesteuert
werden bzw. gesteuert werden können.
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Bekannte
Verfahren zum Gehirn-Computer-Interface erlauben einen Zugriff und
grobe Interpretation der Gehirnströme, insbesondere auch
von simplen Denkbefehlen des Benutzers. Diese können z.
B. durch typische, in bestimmten Gehirnbereichen auftretende Aktivitätsmuster
voneinander unterschieden werden. Insbesondere basieren bekannte
Verfahren auf der Beobachtung, dass schon die Vorstellung eines
Verhaltens, z. B. einer Hand- oder Fußbewegung bestimmte
voneinander messtechnisch unterscheidbare Veränderungen
der elektrischen Hirnaktivität auslöst.
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Es
ist außerdem bekannt, dass das Nervensystem eines Lebewesens
(vereinfacht dargestellt) die Eigenschaft besitzt, die Einflüsse
der Umwelt die durch die Sinnesorgane z. B. Augen, Hautnerven, Muskelsinn-Nerven,
Geschmacks- und Geruchsnerven, Hörorgane im Nervensystem
weitergeleitet werden, auf bestimmte Weise zu komprimieren und insbesondere
durch eine Veränderung der Synapsen bzw. synaptischer Verbindungen
z. B. in Form von „Wissen” in bestimmten Gehirnregionen
zu speichern. Die Verarbeitung bestimmter Reize oder bestimmter
Reizzusammenhänge ist dabei bestimmten Teilen des Nervensystems
zugeordnet. Z. B. sind bestimmte Zentren im Gehirn bekannt, die
in Abhängigkeit von bestimmten Reizen bestimmte detektierbare und
unterscheidbare Aktivität aufzeigen.
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Bei
der Gehirnrinde sind sog. Rindenfelder des Gehirns bekannt, die
unterschiedlichen Funktionen zugeordnet sind. Insbesondere unterscheidet man
zwischen folgenden Feldern:
- – Sensorische
Felder, welche Reize bearbeiten, die von den Nerven der Sinnesorgane
kommen.
- – Motorische Felder, welche der Aktivierung der Muskeln
und der Regelung willkürlicher Bewegungen dienen.
- – Gedanken- und Antriebsfelder, welche im vorderen
Teil des Gehirns liegen und nach heutigen Erkenntnissen als Zentren
des Denkens und Erinnerns fungieren.
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Gedanken
sowie Aktionsvorhaben des Menschen, z. B. hinsichtlich gewünschter
Muskelbewegungen, spiegeln sich in bestimmten räumlichen
Aktivitätsmustern im Gehirn wider.
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Außerdem
sind sog. Nervenpaare bekannt die für die Weiterleitung
bestimmter vorverarbeiteter Reize der Sinnesorgane sowie der Weiterleitung
der Befehle an bestimmte Muskelgruppen verantwortlich sind, z. B.
der sog. Nervus opticus, welcher neuronale Impulse von den optischen
Reizen leitet, der sog. Nervus trochlearis der die oberen schrägen
Augenmuskel versorgt, der sog. Nervus facialis, welcher u. a. mimische
Bewegungen und Geschmackswahrnehmung ermöglicht und der
sog. Nervus vestibulocochlearis (N. statoacusticus) der Reize aus
dem Hör- und dem Gleichgewichtsorgan leitet.
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Die
Weiterverarbeitung bzw. Speicherung von Reizen wird anhand bestimmten,
teilweise gut erforschten Kriterien auf bestimmte Hirnregionen verteilt.
Z. B. wird die Verarbeitung der neuronalen Impulse von den Augen,
welche mittels neuronaler Impulse durch das Nervus opticus zum Gehirn
geleitet werden je nach ihren Eigenschaften nach bestimmten Kriterien
auf ca. 30 kleinere Nervenzentren im Gehirn verteilt wird. Z. B.
werden in Abhängigkeit vom visuellen Reiz den der Mensch
empfindet (je nach Farbigkeit, vorkommende Ortsfrequenzen, Formen
etc.) voneinander unterscheidbare Aktivitätsmuster im Gehirn
beobachtet.
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Menschen
nehmen größtenteils nur das wahr, was von der
gesamten Information im Zuge der Informationsverarbeitung und Abgleich
mit bekannter Information (Denken, Erinnern, Vergleichen, Einordnen,
Einbeziehen des vorhandenen Wissens zum vorliegenden Reiz) übrig
bleibt. Bei der bewusst wahrgenommener Information, die auch als
Grundlage für die Urteilsbildung und Entscheidungen dient, handelt
es sich daher um eine sehr stark gefilterte und interpretierte,
ggf. auch durch das Gehirn selbst ergänzte Information.
Die verbliebene (bewusst wahrgenommene) Information wird dabei hauptsächlich
nach solchen Kriterien ausgewertet, die in den vergangenen Millionen
Jahren evolutionsrelevant waren.
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Im Übrigen
haben unterschiedliche Gehirnbereiche unterschiedliche, teilweise
gut erforschte Funktionen im Bezug auf die Wahrnehmung und Informationsverarbeitung.
So ist die rechte Gehirnhälfte vorwiegend für
die Vorverarbeitung und Speicherung der nicht interpretierten Wahrnehmung
und für kreatives Denken verantwortlich. Die linke Gehirnhälfte
ist vielmehr für ein logisches Denken, Situationsbewertung,
Urteilsbildung etc. verantwortlich. Im Bezug auf die Wahrnehmung
und Entscheidungsfindung dominiert die linke Gehirnhälfte
(bei der absoluten Mehrheit der Menschen) die rechte Gehirnhälfte. Dabei
erlaubt die linke Gehirnhälfte nur die bewusste Wahrnehmung
von Reizen bzw. deren Zusammenhängen, Mustern etc., die
bestimmten Kriterien entsprechen.
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Die
elektronischen und mechatronischen Systeme eines Fahrzeuges werden
immer schneller. Ihre Geschwindigkeit übersteigt dabei
die Geschwindigkeit, mit der sie bedient werden können,
z. T. erheblich.
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Die
Interaktion von Mensch, insbesondere von Fahrer und Maschine (z.
B. Fahrzeug nach Stand der Technik) wird als Gesamtsystem in 1 dargestellt.
Dabei zeigt 1 den Zusammenhang von vier Blöcken,
wobei ein erster Block 1 die Bildung von Steuerungs- bzw.
Regelungsentscheidungen des Menschen darstellt. Ein zweiter Block 2 steht
für den Transportvorgang neuronaler Impulse zu den Muskeln
des Menschen, sowie für die Umsetzung letzterer in Muskelkraft.
Ein dritter Block 3 beschreibt die Wandlung der Muskelbewegung
in einem Bedienelement des Fahrzeuges, z. B. Gas, Bremse, Lenkrad, Bedienelement
für den Bordcomputer etc. in elektrische Signale. Ein Block 4 steht
für die Ausführung eines Bedienvorgangs bzw. einer
physikalischen Veränderung der Maschine, oder bestimmter
Regelgrößen, die durch die Maschine beeinflusst
werden, die durch die Betätigung des Bedienelements hervorgerufen
wurde.
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Der
erste Block 1 und der zweite Block 2, die miteinander
in gegenseitiger Wechselwirkung stehen, beschreiben Vorgänge
innerhalb eines Menschen. Der dritte Block 3 und der vierte
Block 4, die miteinander in gegenseitiger Wechselwirkung
stehen, beschreiben die Vorgänge innerhalb einer Maschine.
Eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine nach dem Stand der
Technik befindet sich zwischen dem zweiten Block 2 und
dem dritten Block 3. Über diese Schnittstelle
können Signale in die Maschine eingegeben und von der Maschine
ausgegeben werden.
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Hierzu
kann die Maschine z. B. eine visuelle, haptische und/oder akustische
Rückmeldung geben, welche vom Muskelsinn/Tastsinn des Menschen
erfasst wird. Über die durch Pfeile in beiden Richtungen vom
ersten Block 1 zum zweiten Block 2 zum dritten Block 3 zum
vierten Block 4 dargestellten Schnittstellen werden zum
einen der Weg einer Bedienentscheidung des Menschen vom Gehirn (Block 1)
bis zur Aktuatorik einer Maschine (Block 4) und zum anderen
die Rückmeldung bzw. die Reaktion von der Maschine (Block 4)
zum Nervensystem des Menschen (Block 1) symbolisiert.
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Jeder
Block von 1 enthält wiederum
eigene Regelungsschleifen bzw. Entscheidungsalgorithmen. Wie 1 zeigt,
beinhaltet der erste Block 1 eine interne Regelungsschleife,
welche die Entscheidungsfindung des Menschen berücksichtigt.
Ebenso muss im zweiten Block 2 die Umsetzung der neuronalen
Signale in Muskelbewegung geregelt werden. Hier, im zweiten Block 2,
tritt auch noch eine Verzögerung bzw. ein Informationsengpass
auf, da die schnellen neuronalen Impulse in relativ langsame physische
Muskelbewegung umgesetzt werden müssen. Der dritte Block 3 kann,
z. B. bei mehrstufigen oder stufenlosen Bedienelementen, über
eine eigene interne Regelungsschleife verfügen. Ferner
werden im dritten Block 3 der langsamen Informationsübertragung
durch die mechanische Muskelbewegung an ein Bedienelement elektrische
Signale zugeordnet, wobei im typischerweise mechatronisch gestaltetem Bedienelement
welches ebenfalls Regelschleifen enthalten kann eine Verzögerung
und/oder ein weiterer Informationsengpass auftritt. Auch die mechanische
Trägheit des menschlichen Körpers zusammen mit
der Trägheit des Bedienelements verzögert die Interaktion
zwischen Mensch und Maschine. Ferner verfügt die Aktuatorik
der Maschine im vierten Block 4 über eine eigene
Regelungsschleife.
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Eine
insgesamt resultierende Kombination bzw. Verschachtelung der Regelungsschleifen
des Gesamtsystems Mensch und Maschine kann sowohl für eine
schnelle Einregelung des Gesamtsystems als auch für die
Qualität des Ergebnisses, besonders bei Regelungsentscheidungen
z. B. Präzision des Manövers, von Nachteil sein.
Bei Übermittlung der Steuerungsentscheidungen des Menschen
an die Maschine resultiert zumindest ein großer Nachteil
in der Übertragungszeit. Z. B. kann das Drücken
eines Bedienelements, im Verhältnis zur Informationsübertragung
mit nur einem Bit Information, eine sehr lange Zeit beanspruchen.
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Im
Gegensatz zum Leben in einer unmittelbaren Interaktion mit der Umgebung
(ohne technische Vorrichtungen), für die der Mensch und
das Tier eigentlich geschaffen sind, geht es bei der Bedienung moderner
Technik, insbesondere von Fahrzeugen, fast ausschließlich
um einen Transfer oder Austausch der Information. D. h., es handelt
sich um keine Kraftübertragung, insbesondere keine Antriebskraftübertragung.
Die moderne funktionsbereite Maschine braucht vom Menschen lediglich
die Information über die Bedienentscheidung des Menschen
um dieser Bedienentscheidung nachzukommen.
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Eine
Informationsübertragung vom Menschen zur Maschine über
mechanische Bewegung, z. B. Betätigung eines Bedienelements,
verringert die Effizienz des Gesamtsystems von Mensch und Maschine
z. T. sehr erheblich. Außerdem entspricht eine unbewusste,
z. B. reflexartige Bewegung des Menschen bei der Bedienung des Fahrzeuges
nicht immer dem Willen des Fahrers, d. h. die Bedienentscheidung
des Fahrers kommt am Fahrzeug, z. B. in Abhängigkeit von
den vorherrschenden Randbedingungen, nicht immer unverzerrt an.
Reflexartig ausgeführten Bedienvorgänge bzw. die
entsprechenden mechanischen Bewegungen sind der Regel übertrieben,
z. B. reißt der Fahrer am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs
in einer Gefahrensituation typischerweise übertrieben stark.
Die Unterscheidung zwischen einer bewusster Entscheidung des Fahrers,
z. B. über einen Ausweichvorgang in einer kritischen Situation, und
Bewegungen, die durch seine unbewussten Reflexe den Bedienvorgang überlagern,
z. B. eine übertriebene Lenkradbewegung oder instinktive „sich schützende” Bewegungen
bzw. Muskelanspannungen bei einer Gefahrensituation, ist dabei nach
dem Stand der Technik nicht hinreichend möglich.
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Zusätzlich
zeigt der Stand der Technik Verfahren auf, welche es ermöglichen
eine Bildinformation für den Fahrer darzustellen, z. B.
ein Head-Up-Display. Außerdem ist ein sogenanntes Eye-Tracking
bekannt, bei dem die Bewegungen der Augen eines Menschen z. B. mittels
einer Kamera erfasst werden.
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Da
es sich bei einem Gehirn bzw. Nervenzentrum eines Lebewesens um
ein – im Sinne der Informationstechnik – nicht
deterministisches und nicht realzeitfähiges System handelt
ist die Zeit zu einer Entscheidungsfindung in vielen Fällen
nicht im Voraus bestimmbar und die Fehlerwahrscheinlichkeit kaum
abschätzbar bzw. kontrollierbar. Bei der Steuerung einer
Maschine, insbesondere eines Fahrzeuges sind diese Eigenschaften
oft sehr von Nachteil.
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Außerdem
werden sehr viele Reize durch Informationskomprimierung im Nervensystem
sowie eine Reihe von Maskierungseffekten nicht ausgewertet bzw.
nicht bewusst wahrgenommen. Dies dient bei der unmittelbaren Interaktion
des Menschen mit der Natur z. B. als Schutz des Gehirns gegen eine Überreizung
bzw. Überlastung. Eine für die Interaktion mit
einer Maschine, insbesondere mit einem Fahrzeug verwertbare Information,
deren Verwertung durch die Natur nicht vorgesehen war, ist somit
z. T. nicht nutzbar.
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Ein
weiteres Problem auf das der Mensch bei der Bedienung extrem schneller
technischer Vorgänge stößt, liegt auch
in der Reaktionsfähigkeit, die auf eine lange Signalübertragung
der Nervenimpulse oder lange Ausbreitungszeit der Hormone zurückzuführen
ist sowie an einer relativ langen Muskelansteuerungszeit liegt.
Außerdem ergibt sich bei der Interaktion von Mensch und
Maschine eine Verschachtelung mehrerer Regelschleifen z. T. sehr
unterschiedlicher Art die die gesamte Reaktionszeit bzw. Einregelzeit
des Gesamtsystems Mensch und Maschine zusätzlich verzögert.
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Wird
der Fahrer und das Fahrzeug als Gesamtsystem betrachtet, so beansprucht
die Reaktionszeit des Menschen, einschließlich Transport
der Befehle zu den Muskeln, Umsetzung der Muskelbewegung etc. bei
der Steuerung eines Fahrzeugs eine geraume Zeit. Insbesondere im
Falle kritischer Verkehrssituationen, wenn jede zehntel Sekunde
für den Ausgang der Situation entscheidend sein kann, ist die
Zeit zwischen einer gedanklichen Entscheidung des Fahrers zur Steuerung
des Fahrzeuges und seiner Reaktion über Muskelbewegungen – die
in den Bedienelementen des Fahrzeuges wiederum in elektrische Signale
umgewandelt wird bevor die entsprechende Aktuatorik des Fahrzeuges
betätigt wird – zu lang.
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Beim
bekannten Zugriff auf die Denkbefehle wird das Potential der Sinnesorgane
und des Nervensystems des Lebewesens, insbesondere des Menschen
im Bezug auf die Steuerung einer Maschine, insbesondere eines Fahrzeuges,
nicht ausgeschöpft.
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Die
Regelungsentscheidungen lassen sich dabei besonders schwer oder
gar nicht durch die GCI steuern.
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Somit
ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Steuerungssystem für
eine Maschine sowie ein zugehöriges Verfahren zu schaffen,
das gegenüber dem Stand der Technik bezüglich
der Interaktion von Mensch und Maschine vorteilhaft ist.
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Wenn
im Folgenden auch oft ein Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug als Beispiel
angeführt wird, so bezieht sich die Erfindung trotzdem
auf die Steuerung einer Maschine, auch wenn sich im Falle eines
Fahrzeuges zusätzliche besondere erfindungsgemäße Vorteile
ergeben.
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Es
ist im Folgenden zu beachten, dass der Begriff Fahrzeug jegliche
Luft-, Land-, Wasser- und Raumfahrzeuge umfasst. Dementsprechend
bezieht sich auch der Begriff Fahrer auf Bediener des Fahrzeuges,
insbesondere auf den Kraftfahrer, Piloten, Kapitän, Steuermann
oder einen Beifahrer bzw. Passagier des Fahrzeuges. Außerdem
kann der Fahrer auch ein Mensch sein, der das Fahrzeug mittels einer Fernsteuerung
bedient.
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Unter
dem Begriff Informationssystem des Menschen sind insbesondere neuronale
Impulse und/oder hormonelle Signale sowie Stoffwechselvorgänge
im Nervensystem des Menschen zu verstehen. Bei der aus dem Informationssystem
des Menschen erfassten Information handelt es sich um eben die entsprechenden
Impulse, Signale, Stoffwechselmuster, Feldmuster. Diese können
insbesondere in elektronischer Form, auch vereinfacht und unvollständig,
insbesondere auch in digitaler Form aufbereitet sein.
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Zur
Klärung des Begriffes „neuronale Impulse” im
Rahmen dieser Anmeldung ist folgendes zu erwähnen: Es ist
allgemein bekannt, dass sich die Information die den Reizen entsprechen
im Körper von Lebewesen unter Anderem elektrisch übertragen werden.
Die neuronalen Impulse sind auch ohne einen Eingriff in den Körper
ablesbar, jedoch sind sie derzeit noch schwer zu interpretieren.
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Auf
dem Wege zum Gehirn und/oder größeren Nervenzentren
findet aber auch eine Übersetzung elektrischer Impulse
in chemische Signale statt. Diese Signale werden insbesondere mittels
hierzu von der Natur vorgesehener Botenstoffe übertragen. In
der Biologie werden diese auch als Neurotransmitter oder Transmitter
bezeichnet. Auf die neuronalen Signale bzw. auf die darin enthaltene
Information kann auch mittels Erfassung schneller chemischer Prozesse
im Informationssystem des Menschen zugegriffen werden. In bestimmten
Fällen bietet ein solcher Zugriff einen Vorteil in der
Auswertung bzw. Interpretation der Reizwahrnehmung. Auch die erfasste
Konzentration bestimmter Neurotransmitter, die die Eigenschaft haben
die Aktivität der Nervenzellen zu hemmen, kann bei der
Erfassung und/oder Auswertung der Impulse in Betracht gezogen werden.
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Unter
den neuronalen Impulsen sind auch Impulsfolgen bzw. -sequenzen,
insbesondere ein räumliches Muster von Impulsen in einem
Nerv, Nervenzentrum oder Gehirn, zu verstehen. Es ist ferner auch
der statistische Wert mehrerer neuronaler Impulse, z. B. in einem
Nerv, insbesondere in einem Nerv eines bestimmten Sinnesorgans oder
der Nervenpaare, die die Information zum Gehirn/vom Gehirn führen
mit inbegriffen.
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Zur
Klärung des Begriffes „hormonelle Signale” im
Rahmen dieser Anmeldung ist folgendes zu erwähnen: Es ist
allgemein bekannt, dass die Hormone eine entscheidende Rolle in
der Regelung biologischer Prozesse spielen. Es gibt z. B. einen
nachgewiesenen Zusammenhang zwischen den Emotionen des Menschen
und dem augenblicklichen Hormonspiegel. So können mit der
Erfassung des Hormonspiegels für die Steuerung eines Fahrzeuges
wertvolle Informationen gewonnen werden. Die hormonellen Signale
können auch mit Verfahren erfasst werden, die keines unmittelbaren
Kontakts mit dem menschlichen Körper bedürfen.
Einige Hormone verlassen die Haut in Form von einem (aufgrund von
der Konzentration bestimmter Moleküle in der Luft) automatisch detektierbaren
Geruch. Alternativ kann ein aktueller Hormonspiegel auch an seinen
unmittelbaren körperlichen Auswirkungen erkannt werden.
Es sind sowohl hormonelle Signale gemeint, die der Körper nach
Außen abgibt, als auch die Signale, die in der Natur zur Steuerung
und Regelung körperinterner Prozesse dienen. Die Ausschüttung
bestimmter Hormone kann auch an der vorangegangenen neuronalen Aktivität, bzw.
deren Muster in den entsprechenden Nervenzentren detektiert und/oder
vorausgesagt werden.
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In
besonderen Fällen ist aber auch die Sensierung der Hormonkonzentration,
z. B. auch im Blut, unter dem Begriff „hormonelle Signale” zu
verstehen. Diese kann auch ohne einen Eingriff in den Körper sensiert
bzw. gemessen werden.
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Zur
Klärung des Begriffes „Stoffwechselvorgänge
im Nervensystem” im Rahmen dieser Anmeldung ist Folgendes
zu erwähnen: Es ist bekannt, dass die Aktivität
und/oder Aktivitätsmuster im Nervensystem z. B. im Gehirn
sich in den Stoffwechselvorgängen, z. B. im lokalen Sauerstoffverbrauch
in den Nervenzentren oder Gehirnregionen widerspiegelt. Insbesondere
ist es bekannt, dass dadurch eine unbewusste Vorbereitung eines
Vorgangs z. B. einer Entscheidung im Gehirn, detektierbar ist, welcher dem
Menschen erst zu einem späteren Zeitpunkt bewusst wird.
Nach neuesten Forschungsergebnissen kann derart sogar eine konkrete
Entscheidung bzw. Regung des Menschen erkannt werden, welche dem Menschen
jedoch erst nach mehreren Sekunden bewusst wird.
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Im
Folgenden werden Grundgedanken der Erfindung anhand der Steuerung
eines Fahrzeugs beschrieben:
Bei den Befehlen bzw. Bedienentscheidungen
des Menschen gegenüber der Maschine werden im Rahmen dieser
Anmeldung zwei besondere Kategorien hervorgehoben: die „Steuerungsentscheidungen” und
die „Regelungsentscheidungen” des Menschen. Diese
beiden Begriffe, Steuerungsentscheidung und Regelungsentscheidungen,
werden separat betrachtet.
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Unter „Steuerungsentscheidung” des
Menschen wird hier die Vorstellung über die gewünschte Veränderung
des Zustandes eines Fahrzeuges verstanden, wie z. B. Ein- und Ausschaltung
bestimmter Funktionen, Auswahl zwischen mehreren Möglichkeiten
etc. Unter „Regelungsentscheidungen” sind Wünsche
des Menschen bezüglich dem Verhalten der Maschine gemeint
die einen gewünschten zeitlichen und/oder räumlichen
Verlauf beinhalten, insbesondere einen bestimmten gewünschten
Verlauf einer zu steuernden Größe bzw. der Regelgröße.
Insbesondere kann eine Regelungsentscheidung auch einen permanenten
Ausgleich der Umfeldfaktoren und/oder Störgrößen
beinhalten. Z. B. ist das Halten einer bestimmten Trajektorie (räumlicher
Verlauf), z. B. befahren einer bestimmten Fahrspur trotz Kurven und
Seitenwind, oder eine solche Steuerung des Fahrzeugleuchtensystems,
dass dieses ein bestimmtes räumlich geformtes Ausleuchtungsmuster
in der Umgebung des Fahrzeuges erzeugt, ist im Sinne der Erfindung
als eine Regelungsentscheidung aufzufassen. Eine Regelungsentscheidung,
z. B. das Halten einer bestimmten Spur, setzt sich aus vielen bewusst und
unbewusst durchgeführten Regelungsvorgängen zusammen,
auch wenn diese in der Wahrnehmung eines Menschen eine einzige Bedienentscheidung
darstellt.
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Somit
wird die Aufgabe gelöst durch ein System zur Steuerung
einer Maschine, umfassend eine Erfassungseinheit, die ausgebildet
ist, eine Information aus einem Informationssystem wenigstens eines Menschen,
insbesondere als neuronale Impulse und/oder hormonelle Signale und/oder
Stoffwechselvorgänge im Nervensystem, zu erfassen, eine
Auswertungseinheit, die ausgebildet ist, aus der erfassten Information
mindestens eine interpretierte Bedienentscheidung des Menschen zur
Steuerung der Maschine abzuleiten, eine Darstellungsvorrichtung,
die ausgebildet ist, mindestens eine interpretierte Bedienentscheidung,
insbesondere eine Regelungsentscheidung mit einem räumlichen
Bezug, darzustellen, und ein Bedienelement, um mindestens eine interpretierte
Bedienentscheidung über eine Auswertung einer Betätigung
des Bedienelements zu bestätigen.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass das Bedienelement mittels einer weiteren
Information, erfasst aus dem Informationssystem, betätigbar
ist, wobei die weitere Information insbesondere aus einer anderen
Art erkannter Regung als die Information zur Interpretierung der
Bedienentscheidung stammt.
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Somit
resultiert der Vorteil, dass eine an sich durch die GCI sehr schwer übermittelbare
Bedienentscheidung schnell und insbesondere sicher gegen eine Fehlinterpretation
durch das System an die Maschine übermittelt werden kann.
Der Mensch erhält durch die Darstellungsvorrichtung eine
interaktive Rückmeldung über die Interpretation
seiner Befehle und kann einen komplexen Vorgang ggf. auch interaktiv
Schritt für Schritt ausführen.
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Dies
stellt besonders bei der Bedienung eines Fahrzeuges den Vorteil
dar, dass die Darstellungsvorrichtung für den Fahrer einen
unmittelbaren Bezug zu den zu bedienenden Vorgängen, z.
B. Straßenmarkierungen im Außenraum des Fahrzeuges oder
z. B. Bedienelemente im Innenraum eines Fahrzeuges, herstellen kann.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass das Bedienelement an sich ebenfalls anhand
der aus dem Informationssystem des Menschen erfasster Information
betätigt wird. Dadurch kann eine komplexe Bedienentscheidung
interpretiert, angezeigt und bestätigt werden, wobei die
Bestätigung ein relativ leicht und/oder sicher zu interpretierender
Befehl ist. Insbesondere ist es vom Vorteil, dass auch ein komplexer Steuerungs-
und Regelungsbefehl z. B. eine gewünschte Trajektorie eines
Fahrzeuges mit einem simplen und stets sicher unterscheidbaren Befehl
bestätigt werden kann. Z. B. muss bei dieser Bestätigung
die Auswertungseinheit nur noch die Befehle „ja” und „nein” unterscheiden
können.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Darstellungsvorrichtung ausgebildet ist,
um die interpretierte Bedienentscheidung visuell und/oder akustisch und/oder
haptisch darzustellen, und/oder die Darstellung auf Objekte und/oder
bestimmte Raumteile in einem Wahrnehmungsumfeld des Menschen, bevorzugt
im Außenraum eines Fahrzeugs, zu beziehen. Dabei wird Bedienentscheidung
vorteilhafterweise automatisch interpretiert.
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Dies
stellt besonders bei der Bedienung eines Fahrzeuges einen Vorteil
dar, da die Darstellung für den Fahrer einen unmittelbaren
Bezug zu den zu bedienenden Vorgängen, z. B. bestimmte
Teile des Fahrzeuges oder z. B. Bedienelemente im Innenraum, eines
Fahrzeuges herstellt. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Darstellungsvorrichtung
derart ausgestaltet ist, dass sie die interpretierte Bedienentscheidung
des Menschen in einem unmittelbaren Zusammenhang, insbesondere in
einem räumlichen Zusammenhang mit der Umgebung des Menschen darstellt.
Die Darstellungsvorrichtung kann insbesondere auf einer visuellen
Darstellungsart basieren und z. B. die Bedienentscheidungen z. B.
grafisch, insbesondere symbolhaft visualisieren. Sie kann aber auch
die Information in Form von Audiosignalen, z. B. Klängen
oder haptisch, z. B. als Veränderung der haptisch wahrnehmbaren
Eigenschaften von Objekten bzw. Oberflächen, darstellen.
Die Darstellungsvorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass
die Darstellungen durch den Menschen bewusst wahrgenommen werden
können.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, dass das Bedienelement als ein virtuelles Bedienelement
umfasst, wobei die Auswertungseinheit ausgebildet ist, mittels der
erfassten neuronalen Impulse und/oder hormonellen Signale interpretierten
Bedienentscheidung das virtuelle Bedienelement, insbesondere seinen durch
die Sinnesorgane des Menschen wahrnehmbaren Zustand, zu variieren.
Insbesondere kann das Bedienelement auch mittels der Darstellungsvorrichtung
dargestellt werden. Das Bedienelement kann als Symbol, z. B. als
ein projiziertes Symbol, ausgestaltet sein und/oder sich auf die
Objekte und/oder Raumteile beziehen. Die Betätigung des
Bedienelements kann den Zustand des Symbols, z. B. Form, Farbe,
Texturen etc. bewirken bzw. verändern.
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Ferner
vorteilhaft ist es, dass das Bedienelement biomotorisch durch den
Menschen betätigt wird. Wobei abhängig von diesem
Vorgang eine interpretierte Bedienentscheidung, insbesondere eine Regelungsentscheidung
durch die Maschine ausgeführt wird. Somit kann das Risiko
einer Fehlinterpretation auch von sicherheitskritischen Bedienentscheidungen,
insbesondere solcher die in einem unmittelbaren Bezug zu der Ausführung
eines Manövers eines Fahrzeuges steht, gesenkt werden.
Dieses Bedienelement kann allein genommen oder nur in Kombination
mit einem weiteren Bedienelement, das durch das Informationssystem
des Menschen betätigt wird, eingesetzt werden.
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Z.
B. kann ein komplexer Bedienvorgang, wie z. B. die Steuerung des
Manövers eines Fahrzeuges, erfindungsgemäß als
eine Kombination aus verfügbaren automatisch ausführbaren
Aktionsabschnitten, z. B. Manöverabschnitten, dargestellt
und ausgeführt werden, wobei jedes Teil des Bedienvorgangs
durch eine erfindungsgemäß interpretierte Steuerungsentscheidung
des Menschen ausgewählt und/oder verändert und/oder
bestätigt wird. Die kombinierte Bedienentscheidung wird
mittels der Darstellungsvorrichtung dargestellt, insbesondere derart, dass
ein unmittelbarer Bezug der Bedienentscheidung zu der realen Welt
veranschaulicht wird. Vor der Ausführung der gesamten Bedienentscheidung,
z. B. vor der automatischen Durchführung des Manövers durch
die Maschine, wird die Bedienentscheidung durch den Menschen ggf.
nach Änderungen durch die Betätigung eines konventionellen
Knopfes, Schalters, Joysticks etc. ausgeführt.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung umfasst das System ferner eine Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung,
die ausgebildet ist, eine Einwirkung auf einen relevanten Teil eines
Wahrnehmungsumfeldes des Menschen zu nehmen, wobei durch die Einwirkung
auf das Wahrnehmungsumfeld ein Reiz in einem Sinnesorgan des Menschen
ausgelöst oder verändert wird, und wobei die Auswertungseinheit ausgebildet
ist, eine Reaktion des Informationssystems des Menschen auf die
Einwirkung anhand der erfassten Informationen zu identifizieren
und/oder auf eine Wahrnehmung des relevanten Teils des Wahrnehmungsumfeldes
zu schließen. Zum Wahrnehmungsumfeld zählen dabei
insbesondere die Teile der Umgebung des Menschen (Objekte, Raumteile,
etc.), die er wahrnehmen kann. Z. B. gehören dazu die durch
den Menschen einsehbare Bereiche seiner Umgebung.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Einwirkung der Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung
einen speziellen Satz und/oder eine Sequenz von Reizen auslöst,
welche durch ein exterorezeptives Empfinden des Menschen wahrgenommen
werden. Insbesondere können diese Reize das auditive, visuelle
und/oder haptisch-somatische, insbesondere das vestibuläre,
System des Menschen beeinflussen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst das System eine Referenzierungseinheit,
die ausgebildet ist, mittels der identifizierten Reaktion, die Bedienentscheidung
des Menschen zu interpretieren und/oder einen Bezug zwischen der
Bedienentscheidung des Menschen und der Umgebung herzustellen. Somit
kann geprüft werden ob ein Raumteil oder ein Bedienelement
vom Menschen wahrgenommen wird und eine Referenzierung einer subjektiven
Raumwahrnehmung eines Menschen mit der realen Umgebung ist möglich.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die WFBV ein optisches Element, insbesondere
eine Windschutzscheibe, Brille oder Kontaktlinsen des Menschen,
umfasst. Wobei das optische Element seine Transmissionseigenschaften
und/oder seine optischen Eigenschaften, insbesondere für
ein bestimmtes Zeitintervall und/oder im Bezug auf einen bestimmten
nach vorgegebenen Kriterien ausgewählten Raumwinkel verändern
kann. Dadurch kann die Wahrnehmung der Umgebung für den
Menschen verändern werden.
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Insbesondere
wichtig ist dabei die Erzeugung von einem bestimmten zeitlichen
und/oder räumlichen Gradienten mindestens einer optischen Größe.
Die Veränderung von Transmissionseigenschaften kann mittels
einer bekannten Technologie, die einer Computer-3D-Brille zugrunde
liegt, ausgestaltet sein. Dabei kann ein Teil der Fläche
der Windschutzscheibe z. B. für ein kurzes Zeitintervall
abgedunkelt werden. Die Veränderung der optischen Eigenschaften
kann den Strahlengang z. B. die lokale Fokussierung beeinflussen
oder eine Verschiebung der Abbildung bestimmter Raumteile, insbesondere für
die Dauer eines bestimmten Zeitintervalls bewirken. Das Zeitintervall
kann auch derart kurz gewählt werden, dass dieses den Menschen
wenig stört oder nicht bewusst wahrgenommen wird, z. B.
eine Abdunkelung, die kürzer als 14 ms dauert.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die WFBV als ein Beleuchtungssystem, insbesondere
ein Fahrzeugleuchtensystem und/oder Projektionssystem, ausgestaltet
ist. Wobei insbesondere das mindestens zu einem Raumteil abgestrahlte
Licht, insbesondere seine Parameter, verändern werden kann.
Insbesondere kann das Fahrzeugleuchtensystem verschiedene Raumteile
mit Licht mit verschiedenen, durch das Sehsystem des Menschen unterscheidbaren
Parametern beleuchten. Insbesondere mit solchen Parametern, die
im Nervensystem des Menschen unterschiedlichen Gehirnbereichen zugeordnet
werden. Die Parameter können z. B. Lichtstärke,
Wellenlänge (Farbe), Dauer der Pulse etc. sein. Eine Projektionsvorrichtung
kann laserbasiert ausgestaltet sein, insbesondere basierend auf
der Interferenz kohärenter Lichtquellen, um eine bestimmte
Projektion, insbesondere eine Projektion in einen bestimmten Raumteil,
in das Wahrnehmungsumfeld des Menschen vorzunehmen. Dabei kann es
sich auch um eine holographische, insbesondere eine „schwebende” Projektion
handeln.
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Besonders
bevorzugt ist eine solche Ausgestaltung der WFBV als Belichtungssystem
und/oder als Projektionssystems, wobei der Reiz als ein zeitlicher
und/oder räumlicher Gradient einer bestimmten ohnehin benötigten
bzw. vorhandener Einwirkung, insbesondere einer optischen Größe,
ausgestaltet ist. Damit kann die WFBV z. B. als ein Beleuchtungssystem
ausgestaltet sein, bei dem der Reiz durch ein kurzfristiges Ausschalten
oder eine Veränderung des Lichts, insbesondere des Lichts,
das einen bestimmten Raumteil und/oder ein bestimmtes Objekt beleuchtet
und insbesondere von diesem reflektiert wird, erzeugt wird. Dies
ist besonders vorteilhaft, weil die WFBV z. B. durch eine veränderte
Ansteuerung eines ohnehin benötigten Fahrzeugleuchtensystems realisiert
werden kann. So kann das Fahrzeugleuchtensystem z. B. einen kurzen
Lichtblitz, einen lokalen Lichtblitz, eine kurzzeitige Veränderung
der Lichtamplitude, insbesondere eine Verringerung oder kurzzeitiges
Ausschalten des Lichts insbesondere des Lichts das bestimmten Raumwinkel
oder einen Raumteil und/oder ein Objekt beleuchtet, ausgestaltet
sein. Insbesondere ist eine solche Ausgestaltung der WFBV vorgesehen,
bei der die Reize in mindestens einem Sinnesorgan des Menschen mittelbar, durch
die Einwirkung der WFBV auf die Raumteile/ Objekte/Bedienelemente,
die sich im Wahrnehmungsumfeld des Menschen befinden, ausgelöst werden.
D. h. der durch die Sinnesorgane registrierter Reiz wird durch die
Einwirkung von den Objekten/Raumteilen/Bedienelementen erzeugt,
die durch die WFBV beaufschlagt bzw. angeregt werden. Z. B. wenn
die WFBV eine optische Einwirkung erzeugt, wird der Reiz des visuellen
Systems des Menschen durch das z. B. von einem Raumteil bzw. Objekt
reflektierte Licht erzeugt. Die Wirkung von der WFBV kann vorteilhafterweise
derart gesteuert werden, dass von den verschiedenen Raumteilen/Objekten eine
zur Wahrnehmung durch den Menschen hinreichende bzw. optimale Stärke
der Einwirkung erreicht wird. Wenn es von dem durch WFBV bzw. durch
die Einwirkung der WFBV erzeugten Reiz gesprochen wird, ist insbesondere
der durch die Einwirkung der WFBV von den Objekten, Raumteilen,
etc. kommender Reiz gemeint.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung ausgebildet
ist, um auf verschiedene relevante Teile des Wahrnehmungsumfeldes,
insbesondere auf bestimmte Raumwinkel und/oder Objekte und/oder
Teile eines Objekts, mit verschiedenen Einwirkungen und/oder zu
verschiedenen Zeitpunkten einzuwirken.
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Somit
können verschiedene Raumbereiche oder Raumwinkel z. B.
Innenraum und Außenraum des Fahrzeuges z. B. mit verschiedenen
Einwirkungen, die Lichtreize auslösen (verschiedene Blitzsequenzen,
Texturen, kurzzeitig projizierte Lichtpunkte oder Symbole) beaufschlagt
werden. Bevorzugt handelt es sich dabei um Reize, die von der reflektierten Einwirkung,
z. B. aus dem Außenraum des Fahrzeuges zurückgekehrtes
Licht, erzeugt werden. Je nachdem welche dieser Reize sich in den
neuronalen Impulsen und/oder hormonellen Signalen und in welchen
Bereichen des Nervensystems detektieren lassen bzw. wie das Verhältnis
entsprechender Muster zueinander oder zu den sonstigen vorhandenen
Reizen ist, kann daraus auf die Wahrnehmung und/oder Aufmerksamkeit
des Menschen, insbesondere bezogen auf die entsprechenden Raumteile,
geschlossen werden.
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Auf
die gleiche Weise können mehrere Raumwinkel, z. B. des
Außenraumes eines Fahrzeuges, mit Einwirkungen beaufschlagt
werden, die verschiedene Reize auslösen. Aus der Reaktion
des Menschen ist die für die Steuerung der Maschine, insbesondere
des Fahrzeugs, relevante Information über den Verlauf seiner
Wahrnehmung zu entnehmen.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die WFBV auf verschiedene Teile des
Raumes und/oder Objekte und/oder Teile eines Objekts einwirken und
dieselben oder unterschiedliche Reize aber zu verschiedenen Zeitpunkten
auslösen. Dies kann z. B. als eine Serie von kurzen Lichtblitzen
die die relevanten Teile der Fahrzeugumgebung nacheinander beleuchten,
ausgestaltet sein.
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Die
Auswerteeinheit kann mit der WFBV synchronisiert werden. Somit kann
die identifizierte Reaktion zu den Einwirkungen der WFBV auf verschiedene
Raumteile und/oder Objekte auch durch den zeitlichen Zusammenhang
mit ihrer Erzeugung bestimmten Raumteilen bzw. Objekten zugewiesen werden.
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Das
erfindungsgemäße System und ein diesem zugrundeliegendes
Verfahren kann z. B. anstatt von oder zusätzlich zu einer
Tracking-Methode, die nur eine mögliche Wahrnehmung erfasst,
angewandt werden. Z. B. kann es zusätzlich zu einer Eye-Tracking-Methode
eingesetzt werden.
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Damit
eröffnet sich die Möglichkeit festzustellen, welche
von den potentiell wahrnehmbaren Objekten z. B. nicht gesehen bzw.
wahrgenommen wurden, weil die Augen des Fahrers nicht in Ihre Richtung
gerichtet waren, oder z. B. die Beleuchtung nicht ausgereicht hat
oder der Mensch durch einen anderen Reiz abgelenkt war und/oder
welche Objekte hingegen gesehen wurden bzw. wahrgenommen wurden.
Es kann festgestellt werden, welche Objekte übersehen wurden,
obwohl der Verlauf der Augenbewegungen die Wahrnehmung ermöglicht
hätte. Dieser Fall, der z. B. bei einer ungeeigneten momentanen
Akkomodation oder einer ungünstigen Augenadaption bzw.
Blendung der Augen vorkommen kann ist durch verbreitete bekannte
Methoden von Eye-Tracking äußerst schwer oder
gar nicht erfassbar.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die WFBV derart ausgestaltet ist, dass sie
mindestens zwei Raumwinkel und/oder Objekte und/oder Bedienelemente
und/oder Anzeigen mit unterschiedlicher Einwirkung und/oder der
Einwirkung zu verschiedenen Zeitpunkten beeinflusst.
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Somit
können dem jeweiligen Reiz zugeordneten Reaktionen durch
die Auswertungseinheit erkannt werden und folglich ein Bezug zwischen
der menschlichen Wahrnehmung von bestimmten Raumteilen und/oder
Objekte und/oder Anzeigen, insbesondere auf die Verteilung der Wahrnehmung
zwischen diesen, hergestellt werden. Z. B. kann die WFBV auf mehrere
Raumwinkel, z. B. Quadranten der Umgebung, z. B. des Außenraums
des Fahrzeuges, mit unterschiedlichen Reizen einwirken. Z. B. weist
die durch die Auswertungseinheit in der durch die Erfassungseinheit
erfassten Information am stärksten erkannte Reaktion darauf,
dass der Mensch in einem bestimmten Raumteil, z. B. den Innenraum
oder Außenraum des Fahrzeuges, bestimmte Objekte etc. wahrnimmt,
bzw. bewusst und/oder besonders konzentriert wahrnimmt.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Einwirkung von der WFBV derart ausgestaltet
ist, dass die dadurch erzeugten Reize moduliert oder mit einem Wiedererkennungsmuster
versehen werden. Die Modulation kann z. B. eine Amplitudenmodulation,
Frequenzmodulation, Kodierung mit einem Muster oder Sequenz beinhalten.
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Bei
visuellen Reizen kann dies eine Modulation mit einer Farbe und/oder
Ortsfrequenz bzw. mit einem Muster aus Farben und/oder Ortsfrequenzen sein.
Dies ist besonders vorteilhaft, da das visuelle System des Menschen
bzw. die entsprechenden Teile seines Nervensystems die Reize die
bestimmte Farben oder Ortsfrequenzen beinhalten, gebündelt überträgt
und verarbeitet. In der Psychooptik spricht man dabei von „Kanälen” des
visuellen Systems. Somit können die entsprechenden, z.
B. mit bestimmten Ortfrequenzen modulierten, Reize z. B. anhand
entsprechender neuronaler Impulse bzw. Gehirnaktivitätsmuster
unschwer voneinander unterschieden werden.
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Die
Modulation mit bestimmten Ortsfrequenzen ist auch deswegen vorteilhaft,
da diese erfindungsgemäß auch zur Überprüfung
der Akkomodation insbesondere Fokussierung der Augen des Menschen
auf einem bestimmten Objekt, Raumteil oder Bedienelement dienen
kann. Eine bestimmte Ortsfrequenz kann nämlich erst mit
der für diese hinreichenden Akkomodation der Augen wahrgenommen
werden.
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Bevorzugt
kann ein visueller Reiz als ein lokaler Lichtblitz oder eine Blitzsequenz,
eine kurzzeitige Veränderung der Lichtamplitude oder Farbe,
insbesondere eine Verringerung der Amplitude oder ein kurzzeitiges
Ausschalten des Lichts insbesondere des Lichts welches einen bestimmten
Raumwinkel, Raumteil und/oder ein Objekt beleuchtet bzw. aus der entsprechenden
Richtung in die Augen des Menschen kommt, ausgestaltet sein. Insbesondere
kann dies mittels einer kurzzeitigen ggf. lokalen Aufhellung oder
Verdunkelung einer Windschutzscheibe, Brille oder Kontaktlinse realisiert
werden. Die Verdunkelung kann als eine Art negativer Blitz ausgestaltet sein.
Der Blitz oder die Blitze die z. B. verschiedene Raumteile oder
Objekte belichten, können sich auch im Bezug auf das Verhältnis
verschiedener für den Menschen sichtbarer Ortsfrequenzen
und/oder Farben unterscheiden. Bei den visuellen Reizen kann es sich
dabei insbesondere auch um eine „im Raum hängende” Projektion
handeln, z. B. solche, die in
DE 10
2006 050 547 ebenfalls vom Anmelder ausführlich offenbart
worden sind. Zusätzlich zu der in dieser Schrift offenbarten
Wirkung einer Projektion kann zumindest ein Teil der Projektion
mit einer oben beschriebenen Modulation, z. B. einer zeitlichen
oder räumlichen Veränderung derart versehen werden, dass
wenigstens ein modulierter Reiz von einem Teil der Projektion ausgeht.
Bevorzugt können mehrere Teile der Projektion, die z. B.
im Sinne dieser Schrift unterschiedliche Bedeutungen haben mit verschiedenen
Einwirkungen moduliert werden. Somit kann anhand der Identifikation
der entsprechenden Reaktion auf die Wahrnehmung der Teile der Projektion und/oder
aufgrund der erkannten Konzentration auf bestimmten Teilen der Projektion,
die z. B. für die Steuerung des Fahrzeuges unterschiedliche
Bedeutung haben, unterschieden werden.
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Bei
auditiven Reizen kann die Modulation zusätzlich auch mittels
einer Phasenmodulation erfolgen. Es kann dem Reiz eine subjektiv
empfundene Position der Tonquelle (wie in den bekannten Raumklangsystemen)
zugeordnet werden. Dies kann auch als Referenz für einen
bestimmten Raumteil dienen.
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Bei
haptischen Reizen können zusätzlich zu verschiedenen
ggf. modulierten Vibrationen auch verschiedene Tastmuster oder Temperaturmuster
angewandt werden. Dies kann z. B. als eine Oberfläche mit
ggf. unterschiedlich empfundener haptischer Beschaffenheit oder
mit einer lokal unterschiedlichen haptischen Beschaffenheit ausgestaltet
sein. Es sind künstliche und natürliche Oberflächen
bekannt, die ihre Eigenschaft unter dem Einfluss verschiedener Faktoren
ggf. auch lokal verändern können. Diese können
z. B. beim Kontakt mit der menschlichen Haut ggf. in Abhängigkeit
davon, welcher Teil der Oberfläche berührt wird,
unterschiedliche, anhand der Veränderungen im Informationssystem
des Menschen, z. B. anhand neuronaler Impulse oder hormoneller Signale,
unterscheidbare Reize hervorrufen. Diese können auch als
eine Art Blindenschrift, auch basierend auf speziellen hierfür
entwickelten Symbolen, die anhand der erfassten Information besonders leicht
erkannt bzw. voneinander unterschieden werden können, ausgestaltet
sein.
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Das
erfindungsgemäße System erlaubt die Lösung
der Aufgabe der Erfindung auch ohne einer „Entschlüsselung
der Gedanken”. In bestimmten Fällen ist es für
die Wirksamkeit des Systems ausreichend, wenn eine Reaktion auf
einen, z. B. auf eine bestimmte Art modulierten, Reiz aus dem bestimmten
Raumteil, z. B. aus dem Außenraum eines Fahrzeuges, im
Informationssystem des Menschen wiedergefunden wird. Dies lässt
sich bereits mit verfügbaren technischen Mitteln unschwer
realisieren.
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Dies
reicht bereits um erfindungsgemäß zu erkennen,
dass der Mensch ein, z. B. mit dem Lichtmuster aus bestimmten Ortsfrequenzen
beaufschlagtes z. B. angeblitztes Objekt, wahrgenommen hat. Dabei
kann es ein konkretes, z. B. für die Interaktion mit der
Maschine oder mit dem Umfeld z. B. ein außerhalb eines
Fahrzeuges oder innerhalb der Fahrgastzelle befindliches, Objekt
sein.
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Da
die Wahrnehmung verschiedener Ortsfrequenzen auch aus optischen
Gründen von der Akkomodation der Augen abhängig
ist, kann erfindungsgemäß auch die Erkennung der
Akkomodation der Augen, z. B. der Augen eines Fahrers auf ein relevantes
Objekt, erfolgen.
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Bei
einer nicht hinreichenden Akkomodation der Augen auf das Objekt,
können die hohen Ortsfrequenzen nicht wahrgenommen werden.
Der Grad der Akkomodation kann aufgrund vom veränderten
Verhältnis zwischen den Reaktionen des Menschen auf die
niedrigen und hohen Ortsfrequenzen erkannt werden, mit welchen ein
Objekt und/oder ein Raumteil durch die WFBV beaufschlagt werden.
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Die
Akkomodation der Augen z. B. auf nahe oder entfernte Objekte bietet
insbesondere im Bezug auf die automatische Interpretation des Fahrerverhaltens
in einem Fahrzeug und/oder Steuerung von Fahrerassistenzsystemen
und/oder eine automatische Aktivierung von Kollisionsvermeidungs-
und Sicherheitssysteme eine wertvolle Information, die mit den herkömmlichen
Methoden von Eye-Tracking nicht hinreichend erfasst wird.
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Besonders
bevorzugt ist es, dass die WFBV auf die Windschutzscheibe und/oder
auf einen wesentlich weiter von den menschlichen Augen entfernten
Raumteil mit einer Lichttextur einwirkt und die Auswertungseinheit
derart ausgestaltet ist, aus der im Informationssystem des Menschen
festgestellten Information zu errechnen, ob die Augen des Fahrers in
die Ferne, z. B. auf die Fahrbahn oder an seine unmittelbare Umgebung,
z. B. den Fahrzeuginnenraum akkomodiert sind.
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Besonders
bevorzugt ist es, dass die WFBV zumindest auf einen Teil der im
Head-Up-Display dargestellten visuellen Information, insbesondere
mit einer z. B. überlagerten, subtrahierten oder aufmodulierter
Lichttextur einwirkt. Somit kann auch die Akkomodation der Augen
des Menschen auf die Abbildung des Head-Up-Displays von der Akkomodation der
Augen auf weit entfernte Objekte und/oder Objekte im Innenraum des
Fahrzeuges unterschieden werden. Die Darstellung in einem Head-Up-Display
erfordert für ihre Wahrnehmung typischerweise eine Akkomodation
der Augen auf eine mittlere Weite, (ca. 2–3 Meter). Eine
solche Akkomodation kann anhand der Erkennung der Wahrnehmung der
Texturen von einer Akkomodation der Augen auf nahe Objekte, z. B.
Bedienelemente im Cockpit und von der Akkomodation auf „Unendlich” unterschieden
werden.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass anhand der Identifizierung der Reaktion auf
unterschiedliche durch die WFBV erzeugte Einwirkungen auf einen Verlauf
einer Aufmerksamkeit und/oder Absicht des Menschen geschlossen wird.
Die Identifizierung der Reaktion kann z. B. mittels der Auswertungseinheit erfolgen.
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Die
Absicht des Menschen kann dabei sowohl unmittelbar, anhand der Konzentration
der Wahrnehmung auf bestimmte Objekte/Raumteile/Anzeige als auch
mittelbar aus dem zeitlichen oder räumlichen Verlauf der
Aufmerksamkeit erkannt werden. Insbesondere im Bezug auf die Bedienung
eines Fahrzeuges kann der derart automatisch ausgewertete Verlauf
der Aufmerksamkeit oder der Absicht des Menschen die Interaktion
zwischen Mensch und Fahrzeug entscheidend verbessern. So kann z.
B. die Absicht eines Kraftfahrers z. B. die Spur zu wechseln, das
Fahrzeug in eine bestimmte Position zu bringen, etc. am Verlauf
seiner Aufmerksamkeit erkannt werden und er in seinem Vorhaben durch
die Maschine unterstützt werden. Auch der Wunsch des Fahrers
ein System des Fahrzeuges, z. B. die Unterhaltungselektronik, gleichzeitig
mit dem Fahren zu bedienen kann somit erkannt werden und daraufhin z.
B. eine zusätzliche Fahrunterstützung aktiviert werden.
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Des
Weiteren können anhand des Verlaufs der Wahrnehmung bzw.
des damit in Verbindung stehenden Verlaufs der Aufmerksamkeit Rückschlüsse über
das Vorhaben bzw. Verhalten des Menschen in der nahen Zukunft geschlossen
werden.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die WFBV auf ein Anzeigeinstrument und/oder
Bedienelement und/oder Signalgeber einer Maschine Einfluss nimmt.
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Somit
kann die Bedienung der Maschine durch ein bewusstes gedankliches
Auswählen einer bestimmten Anzeige und/oder eines bestimmten
Bedienelements, welches auch virtuell z. B. als Projektion ausgestaltet
werden kann, und/oder eines Signalgebers durch die Konzentration
auf den entsprechenden, insbesondere auf eine bestimmte Art modulierten,
Reiz ausgestaltet sein.
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Ein
Bedienelement kann auch als ein stufenloser Regler ausgestaltet
sein bei dem mindestens ein zu steuernder Parameter durch die Konzentration auf
diesen und/oder durch die Konzentration auf den korrespondierenden
von der WFBV erzeugten Reiz ausgewählt wird. Z. B. kann
die WFBV dem Menschen einen Reiz mit mehreren ggf. stufenlos ineinander übergehenden
Parametern anbieten. Der Mensch kann den für ihn passenden
Parameter entweder durch die Konzentration auf den ausgewählten Reiz
als solchen und/oder durch die räumliche Position des für
ihn passenden Reizes auswählen, was von der Maschine unmittelbar
oder nach einer zusätzlichen Bestätigung durch
den Menschen als eine Einstellung oder als eine Bedienentscheidung übernommen
werden soll. Z. B. kann die Auswahl einer Lautstärke für
das Audiosystem durch mehrere Audiosignale mit unterschiedlicher
Lautstärke erfolgen. Diese Audiosignale können
mittels eines an sich bekannten Raumklangeffekts für den
Menschen als aus verschiedenen Raumpunkten kommend abgespielt werden.
Durch die Konzentration des Menschen auf das Audiosignal mit der
passenden Lautstärke und/oder auf den Raumteil, aus dem
dieser jeweils ertönt, kann die Bedienentscheidung identifiziert
werden. In diesem Falle kann die WFBV als ein Teil des Audiosystems
des Fahrzeuges ausgestaltet sein.
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Die
erfindungsgemäß ermittelte Information darüber,
welche Bereiche des Wahrnehmungsumfeldes aktuell vom Menschen, insbesondere
einem Fahrer, wahrgenommen werden, ist für die Steuerung
einer Maschine von großer Bedeutung. Die Steuerung der
Maschine kann wesentlich vorteilhafter realisiert werden, wenn es
bekannt ist ob bestimmte Anzeigen der Maschine, z. B. Signallampen, einzelne
Bildschirmbereiche, Head-Up-Display eines Fahrzeuges, vom Menschen
tatsächlich wahrgenommen werden. Dies ist auch insoweit
vorteilhaft, dass die Anzeigen dadurch, z. B. bezüglich
der Signalstärke, dezenter ausgestaltet werden können.
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Falls
erfindungsgemäß festgestellt wird, dass eine Anzeige
durch den Menschen übersehen worden ist, kann die Anzeige
bzw. Meldung wiederholt werden. Die Sicherstellung, dass der Mensch eine
bestimmte Anzeige sicher wahrgenommen hat muss somit nicht durch
die z. T. unangenehme Intensität des Reizes sichergestellt
werden. Werden z. B. ein Bildschirm oder bestimmte Bereiche des
Bildschirms, z. B. einzelne Anzeigeteile z. B. Bedienflächen
oder ein Rahmen um den Bildschirm bzw. eine andere Anzeige herum,
mit unterschiedlichen Reizen, z. B. veränderlichen Parametern
mit einer bestimmten Frequenz in Verbindung mit einer Farbe, beaufschlagt,
kann z. B. mittels der Auswertung der neuronalen Impulse festgestellt
werden, ob der Mensch die angezeigten Inhalte wahrgenommen hat.
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Besonders
bevorzugt ist es, das das virtuelle Bedienelement und/oder die Darstellungsvorrichtung und/oder
WFBV als eine Einheit, bevorzugt als eine Projektionsvorrichtung
ausgestaltet sind. Somit kann eine Einheit sowohl bewusste oder
unbewusste, durch die Sinnesorgane des Menschen empfangbare, Einwirkung
auf das Wahrnehmungsumfeld erzeugen. Diese kann sowohl als Mittel
zur Erfassung der Wahrnehmung des Menschen, z. B. durch eine Lichtprojektion
die mit kurzen Modulationspulsen versehen ist, als auch eine interpretierte
Bedienentscheidung des Menschen, z. B. durch die Verschiebung mindestens
eines Teils der Projektion, darstellen und zugleich auch ein virtuelles
Bedienelement zur Bestätigung der Bedienentscheidung darstellen,
was z. B. durch Veränderung von Form, Farbe und/oder Textur
der Projektion veranschaulicht wird. Die Vorrichtung kann am Fahrzeug
vorgesehen sein.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung
zur Übermittlung von Daten zu einer Infrastrukturvorrichtung
außerhalb einer Maschine ausgebildet ist, wobei die Infrastrukturvorrichtung
Einwirkung auf den relevanten Teil des Wahrnehmungsumfeldes des
Menschen nimmt. Somit kann die Einwirkung auch von einer Infrastrukturvorrichtung außerhalb
der Maschine ausgehen. Insbesondere kann die WFBV als Teil einer
Infrastrukturvorrichtung ausgestaltet sein, die mit der Erfassungseinheit
und/oder Auswertungseinheit synchronisiert ist.
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Die
WFBV kann z. B. auf eine Anzeige wie eine Straßenampel,
Semaphor oder ein Verkehrszeichen Einwirken und dabei einen mit
einem bestimmten Reiz auslösen, wobei die WFBV und insbesondere
auch als Teil dieser Infrastrukturvorrichtungen ausgestaltet sein.
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Somit
kann eine WFBV gleichzeitig auch für mehrere Menschen benutzt
werden, wobei diese insbesondere auch durch verschiedene Fahrzeuge
gesteuert, oder mit diesen synchronisiert werden kann. Die Synchronisation
oder die Steuerung durch die Erfassungseinheit und/oder Auswertungseinheit
oder durch das erfindungsgemäße Fahrzeug bzw.
Verfahren bringt den zusätzlichen Vorteil, dass die Auswertungseinheit
die Reaktion des Informationssystems des Menschen auf die Einwirkung,
z. B. aufgrund vom apriori bekannten Zeitslot in dem die Reaktion des
Informationssystems des Menschen zu erwarten ist, besser zuordnen
kann.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Aufmerksamkeit des Menschen in Abhängigkeit
von der erfassten Wahrnehmung und/oder dem erfassten Wahrnehmungsverlauf
und/oder der Wahrnehmungsverteilung automatisch beeinflusst wird.
Z. B. falls bestimmte Raumteile, Objekte, Bedienelemente nicht hinreichend
oder nicht zum richtigen Zeitpunkt wahrgenommen worden sind, kann
die Aufmerksamkeit des Menschen mittels WFBV und/oder einer weiteren
Signalisierungsvorrichtung und/oder mittels der Verstärkung
der Signalwirkung einer vorhandenen Anzeige auf den betreffenden
Raumteil, das betreffende Objekt oder das betreffende Bedienelement gelenkt
werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine z. B. einseitige Wahrnehmung
des Menschen, dessen er sich möglicherweise nicht bewusst
ist, automatisch ausgeglichen wird, insbesondere indem seine Aufmerksamkeit
für bestimmte Raumteile, z. B. mittels speziell dafür
erzeugten Reize, z. B. Licht, Sound zu einem bestimmten Raumteil
etc., gelenkt wird. Dies gilt auch bei einer z. B. verstärkten
Konzentration des Menschen auf die Wahrnehmungen eines Sinnesorgans,
wie z. B. auf die Wahrnehmungen des auditiven Systems, wobei der
Mensch dadurch dazu tendiert die Wahrnehmungen einer anderen Art,
insbesondere die aus einem relevanten Raumbereich, zu vernachlässigen.
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Besonders
bevorzugt kann die Aufmerksamkeit des Menschen adaptiv, in Abhängigkeit
des aktuellen erfindungsgemäß ermittelten Wertes
für die Wahrnehmung und/oder in Abhängigkeit davon,
wie die Wahrnehmung des Menschen der Beeinflussung der Aufmerksamkeit
folgt, ausgestaltet sein. Wird ein Objekt, z. B. ein Fußgänger
auf der Fahrbahn nicht durch den Fahrer des Fahrzeuges wahrgenommen, kann
die Aufmerksamkeit des Fahrers, z. B. aus dem Bereich auf dem sich
diese konzentriert, mittels eines Reizes, insbesondere eines bewusst
wahrgenommenen, insbesondere eines zeitlich oder räumlich
veränderlichen Reizes schrittweise oder kontinuierlich zu
dem Raumteil gelenkt werden, in dem sich das Objekt, z. B. der Fußgänger
befindet. Die erfindungsgemäße adaptive Beeinflussung
sieht insbesondere vor, dass das Folgeverhalten der Aufmerksamkeit des
Menschen dabei mittels des erfindungsgemäßen Systems
zu mindestens zwei Zeitpunkten erfasst wird und die Beeinflussung
der Aufmerksamkeit in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieser
Erfassung gestaltet wird. Insbesondere wird dadurch festgestellt, ob
und wie schnell der Mensch der Beeinflussung seiner Aufmerksamkeit
folgt. Die Beeinflussung der Aufmerksamkeit kann in Anhängigkeit
von der Erfassung der Wahrnehmung z. B. durch mehr oder minder starke
Reize und/oder mehr oder minder schnell erfolgen.
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Besonders
bevorzugt sieht das erfindungsgemäße System einen
Regler vor, dessen Stellgröße dem Raumteil entspricht
in dem die Aufmerksamkeit des Menschen benötigt wird. Dies
kann z. B. ein räumlicher Bereich sein, in dem sich ein
bisher übersehenes relevantes Objekt/Bedienelement oder
Anzeige befindet. Somit kann die Aufmerksamkeit des Menschen, z.
B. in einer kritischen Verkehrssituation extrem schnell auf den
Bereich gelenkt werden in dem sich diese befinden soll. Somit kann
die Aufmerksamkeit des Menschen z. B. zur Vermeidung gefährlicher
Situationen, z. B. abhängig von der automatischen Erkennung
gefährlicher Situationen auch durch Mittel des Fahrzeuges,
an die geeignete Stelle, z. B. auf eine Ausweichmöglichkeit
gelenkt werden.
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Die
Lenkung der Aufmerksamkeit kann auch derart ausgestaltet sein, dass
ein z. B. vom Menschen übersehenes Signal, z. B. Audiosignal,
bestimmter angezeigter Inhalt eines Bildschirms, etc., anhand der
erfindungsgemäß ermittelten Tatsache, dass diese
nicht hinreichend wahrgenommen worden sind von der Maschine wiederholt,
insbesondere in einer geänderten und/oder verstärkten
Form wiederholt, wird.
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Nach
neuesten Forschungsergebnissen steht eine Entscheidung im Gehirn
eines Menschen in bestimmten Fällen deutlich früher
fest, als er sich dessen bewusst ist. Dies wurde bereits mittels
Gehirn-Computer-Interfaces (GCI) nachgewiesen. Eine bewusste Entscheidung,
die darin besteht, eines von zwei gleichwertigen Bedienelementen
(rechts und links) auszuwählen, war mit der GCI typischerweise ca.
0,5 sec vor dem Zeitpunkt festzustellen, zu dem sich der Mensch
seiner Entscheidung bewusst war und folglich einen der Bedienelemente
betätigt hat. Die Gehirnforschung schließt nicht
aus, dass im Gehirn des Menschen dabei die Situation in die nahe Zukunft
modelliert bzw. extrapoliert wird, d. h. das dieses Verhalten nicht
nur die eigenen Entscheidungen des Gehirns, sondern dass das Modell
den Verlauf der Situation, z. B. eine Vorhersage über die
Bewegung wahrgenommener Objekte für die nächsten Sekunden,
einschließt. Bei der Bedienung einer Maschine, insbesondere
eines Fahrzeuges, z. B. eines Flugzeuges oder Kraftfahrzeuges, ist
die Zeit von einer halben Sekunde sehr lang. Erfindungsgemäß können
auch noch nicht bewusst gewordene Bedienentscheidungen bei der Steuerung
der Maschine berücksichtigt werden.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass eine noch nicht bewusst gewordene Regung,
insbesondere eine Bedienentscheidung, zur Ausführung eines
Bedienvorgangs und/oder zur Vorbereitung auf einen Bedienvorgang,
durch die Maschine berücksichtigt wird. Die Vorbereitung
kann derart ausgestaltet sein, dass die Maschine eine entsprechende
Steuerungs- oder Regelungsentscheidung in Abhängigkeit
von weiteren z. B. automatisch geprüften Bedingungen ausführt, z.
B. kann die Bedingung derart ausgestaltet sein, dass der Ausführung
des Befehls keine automatisch zu detektierenden Sicherheitsrisiken
entgegenstehen. Die Vorbereitung auf einen Bedienvorgang kann auch
derart ausgestaltet sein, dass die Recheneinheit und/oder die Aktuatorik
des Fahrzeuges automatisch die Vorkehrungen zur Ausführung des
zu erwartenden Befehls treffen.
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Insbesondere
kann die Maschine die Folgen eines Bedienvorgangs, der aus der erfindungsgemäß detektierten
noch nicht bewusst gewordenen Bedienentscheidung folgt, vorab ermitteln.
Dies kann z. B. mittels einer Simulation des Vorgangs, z. B. ohne
die Betätigung der Aktuatorik der Maschine, ausgestaltet werden.
Somit kann ein Vorsprung an Sicherheit und Komfort geschaffen werden
auch ohne dabei die Maschine vollständig mittels neuronaler
Impulse oder hormoneller Signalen zu steuern.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass bereits bewusst gewordenen und nicht bewusst
gewordenen Wahrnehmungen und/oder Bedienentscheidungen unterschieden
werden. Die Unterscheidung kann z. B. mittels der Auswertung des
Informationssystems des Menschen und/oder anhand weiterer Kriterien,
z. B. auch mittels der seit der Detektion der noch nicht bewusst
gewordenen Entscheidung verstrichener Zeit oder einer weiterer Regung
des Menschen, ausgestaltet sein. Somit ergibt sich der Vorteil,
dass die noch nicht bewusst gewordene Wahrnehmung als Hinweis auf
die kommende Änderung des Aufmerksamkeitsverlaufs und/oder
der Entscheidungen des Menschen ausgewertet werden kann und bei
der Bedienung bzw. Steuerung der Maschine berücksichtigt werden
kann.
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Da
auch das statistische Zeitintervall bis zum Durchdringen der Wahrnehmung
in das Bewusstsein bzw. bis zur Bildung einer Bedienentscheidung
des Menschen bekannt ist, lässt sich hieraus eine relativ verlässliche
Vorhersage über den künftigen Verlauf der bewussten
Wahrnehmung bzw. Bedienentscheidungen ermitteln.
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Somit
können die noch nicht bewusst gewordene Entscheidungen
insbesondere für Steuerung sicherheitsunkritischer Vorgänge
und/oder lediglich für die Vorbereitung der Maschine auf
einen möglichen nachfolgenden sicherheitskritischen Vorgang genutzt
werden.
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Z.
B. kann anhand einer als eine, noch nicht bewusst gewordene Bedienentscheidung
des Menschen erkannter, Regung, die z. B. das Ausführen
eines bestimmten Manövers des Fahrzeuges vorsieht, automatische
Maßnahmen zur Vorbereitung der Ausführung der
Bedienentscheidung und/oder eine Überprüfung der
Ausführbarkeit der Bedienentscheidung durchgeführt
werden. Diese Maßnahmen können darin bestehen,
dass die Folgen der Ausführung einer noch nicht bewusst
gewordenen Bedienentscheidung des Menschen z. B. mittels einer Recheneinheit
des Fahrzeuges vorab simuliert und/oder auf potentielle Gefahren
oder auf die Verfügbarkeit von der zu aktivierenden technischen
Vorrichtungen und/oder auf ein als nächstes zu erwartenden
Folgebefehle hin überprüft werden.
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Im
Falle einer erfindungsgemäß erkannten Bedienentscheidung,
insbesondere einer noch nicht bewusst gewordenen Bedienentscheidung
des Menschen, die potentielle Gefahren nach sich ziehen kann, kann
der Mensch z. B. automatisch gewarnt werden noch bevor er das Manöver
unumkehrbar eingeleitet hat. Die Maschine oder die mit ihr verbundenen
Systeme können in diesem Falle auch einen alternativen
Bedienvorschlag ermitteln und z. B. dem Menschen als einen Bedienvorschlag
anbieten. Die Ermittlung eines alternativen Bedienvorschlags kann z.
B. durch automatische Assistenzsysteme, z. B. Fahrerassistenzsysteme,
z. B. Systeme die eine Fahrsituation automatisch auswerten, erfolgen.
Der Bedienvorschlag kann z. B. als eine sichtbare Markierung für
eine vorgeschlagene Trajektorie des Fahrzeuges, insbesondere eine
Ausweichtrajektorie z. B. bei einem Hindernis, dargestellt wird.
Die Darstellung kann z. B. als ein Lichtmuster z. B. auf die Fahrbahn
projiziert werden.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Referenzierungseinheit ausgebildet ist,
eine bewusste Konzentration des Menschen auf einen von der WFBV erzeugten
Reiz zu erkennen. Eine Konzentration des Menschen auf einen Reiz, insbesondere
auf einen von mehreren unterschiedlichen von der WFBV erzeugten
Reizen, ist z. B. anhand entsprechender Aktivitätsmuster
im Gehirn erkennbar. Somit kann eine Bedienentscheidung als eine
bewusste Auswahl eines von WFBV erzeugten Reizes, insbesondere von mehreren
erzeugten Reizen, ausgestaltet sein.
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Mit
der Auswahl eines bestimmtes Reizes wir erfindungsgemäß eine
Bedienaktion verbunden. Der Mensch kann insbesondere eine von möglichen
Bedienaktionen mittels Konzentration auf einen der mehreren von
der WFBV erzeugten Reize auswählen. Als das Kriterium für
die Konzentration des Menschen auf einen Reiz können die
mit der Erfassungsvorrichtung detektierten Aktivitätsmuster
im Gehirn und/oder die Veränderungen dieser infolge der
Konzentration des Menschen auf einem Reiz dienen. Dies basiert auf
der Erkenntnis, dass das Aktivitätsmuster im Gehirn sich
verändert je nachdem auf welche seiner Wahrnehmungen sich
der Mensch konzentriert. Insbesondere die Konzentration auf einen der
durch die WFBV erzeugten Reize unterschiedlicher Art, z. B. visuell
kontra akustisch, ist unschwer voneinander zu unterscheiden.
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Als
ein alternatives oder zusätzliches Kriterium für
die Entscheidung des Menschen für einen bestimmten Reiz
und somit für eine bestimmte Bedienaktion kann der Grad
des Durchdringens des Reizes in bestimmte Gehirnrindenteile, insbesondere
solche, die für die Entscheidungsfindung verantwortlich sind,
dienen. Dabei kann der bekannte zeitliche Zusammenhang zwischen
der Erzeugung des Reizes und Erfassung der Aktivitätsmuster
berücksichtigt werden.
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Alternativ
kann eine andere Methode angewandt werden, die das Durchdringen
eines Reizes in die bewusste Wahrnehmung und/oder für die
Aktion bzw. Entscheidung verantwortliche Teile des Informationssystems
des Menschen ermittelt. Die Erkennung der gedanklichen Auswahl von
einem aus mehreren empfundenen Reizen durch den Menschen kann besonders
einfach realisiert werden, wenn der Mensch darauf trainiert ist,
unterschiedliche, z. B. besonders einfach voneinander unterscheidbare
Muster in seinen motorischen Feldern und/oder Gedanken- und Antriebsfeldern
des Gehirns zu erzeugen.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Referenzierungseinheit ausgebildet ist,
mittels mindesten einer Reaktion des Menschen auf einen durch die WFBV
erzeugten Reiz eine räumliche Relation zur Ausführung
eines Befehls bzw. einer Bedienentscheidung herzustellen. Insbesondere
kann die Referenzierungseinheit derart ausgestaltet sein, dass die
Konzentration auf einen von mehreren durch die WFBV erzeugten Reizen
den räumlichen Bezug für einen Befehl an die Maschine
herstellt. Somit kann die Interpretation einer Bedienentscheidung
des Menschen durch das erfindungsgemäße System
auf einem realen und konkreten Bezug zu der Umgebung des Menschen
basieren und dementsprechend präzise ausgewertet werden.
Insbesondere kann somit ein Bezug auf die gewünschte Ausführung
einer Bewegung des Fahrzeuges interpretiert werden. Z. B. kann der
Mensch einen Raumteil anhand der Konzentration auf einen mittels
der WFBV erzeugten Reiz auswählen, welcher z. B. durch
ein automatisches Manöver anzustreben oder durch ein automatisches
Ausweichmanöver zu meiden ist.
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Der
Vorteil besteht in diesem Falle auch noch darin, dass dabei ein
unmittelbarer Bezug zwischen der insbesondere räumlichen
Wahrnehmung des Menschen und der Umgebung des Fahrzeuges, insbesondere
ihrer relevanter Teile, auch im Bezug auf die Regungen und/oder
Bedienentscheidungen des Menschen hergestellt werden kann.
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Darüber
hinaus müssen die an die Maschine gegebenen Befehle somit
nicht auf abstrakten räumlichen Vorstellungen oder Regungen
des Menschen basieren. Erfindungsgemäß können
diese Vorstellungen in ein subjektives Koordinatensystem des Menschen,
welches anhand oben beschriebenen Prinzips simuliert werden kann,
eingeordnet werden.
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Somit
kann auch die Anzahl der erfindungsgemäß unterscheidbaren
Bedienentscheidungen gegenüber dem Stand der Technik deutlich
erhöht werden. Insbesondere heißt dies, dass einzelne
komplexe Bedienentscheidungen nicht mehr in eine Reihe elementarer
Einzelaktionen zerlegt werden müssen um diese der Maschine
eindeutig mitzuteilen. Auch Befehle mit komplexen räumlichen
Zusammenhängen können so an die Maschine kommuniziert
werden.
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Somit
kann z. B. auch ein Beifahrer eines Fahrzeuges durch die erfindungsgemäße
automatische Erkennung und/oder Zuordnung seiner Regungen zu bestimmten
Objekten/Raumteilen etc. eine aktive Rolle bei der Steuerung des
Fahrzeugs einnehmen. Das erfindungsgemäße System
kann nun auch z. B. die von ihm gesehenen bzw. durch die Konzentration
hervorgehobenen relevanten Objekte, Hindernisse, Raumteile, auf
einer Anzeige, z. B. auf einem Display, einem Head-Up-Display oder
einer Projektionsvorrichtung hervorheben und/oder bestimmte Bedienentscheidungen
für die Maschine mit der erkannten Konzentration des Beifahrers
auf eine Einwirkung verknüpfen. Wobei der Fahrer vorteilhafterweise
dieselbe Anzeige einsehen kann. Somit wird der Fahrer auf diese
Objekte, Hindernisse oder Raumteile bzw. auf die durch den Beifahrer
zumindest virtuell durchgeführten Aktionen aufmerksam gemacht.
Somit ergibt sich ein wesentlicher Geschwindigkeitsvorteil im Vergleich
zu einer verbalen Kommunikation zwischen den beiden Menschen z. B.
hinsichtlich dem Ort und Art einer drohenden Gefahr bzw. der abzustimmenden
oder vorgeschlagenen Aktionen. Darüber hinaus kann somit
eine weitere Person, z. B. Beifahrer, das Fahrzeug z. B. nur virtuell
mittels gedanklicher Auswahl bestimmter Reize steuern, wobei die
von ihm vorgeschlagenen Bedienbefehle bzw. Manöver oder
nur die Unterschiede zwischen seinen gedanklichen Bedienbefehlen
und den Bedienaktionen des Fahrers errechnet werden und z. B. für
den Fahrer zwecks einer Zustimmung oder Ablehnung angezeigt werden
und/oder in der Steuerung der Fahrzeuges automatisch mitberücksichtigt
werden.
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Das
subjektive Raumempfinden verändert sich bekanntlich anhand
mehreren äußeren und körperinternen Randbedingungen.
Dies stellt im Bezug auf die Bedienung einer Maschine oft einen
Nachteil dar. Selbst für die korrekte Bedienung der Maschine mit
einem GCI ist in vielen Fällen ein Maß oder Annahme
zu der aktuellen subjektiven Raumempfindung notwendig. Zumindest ein
Aspekt der aktuellen räumlichen Empfindung kann erfindungsgemäß in Form „subjektiver
Koordinaten” ausgestaltet sein, die als eine Abbildungsfunktion
des aktuellen Raumempfindens zu den objektiven räumlichen
Maßen oder als die dazu inverse Funktion ausgestaltet sein
kann. Dieser kann erfindungsgemäß dazu dienen,
die Bedienentscheidungen des Menschen automatisch zu den korrekten
Raumteilen seiner Umgebung zuzuweisen. Insbesondere können
Bedienentscheidungen mit der Darstellungsvorrichtung dargestellt
und ggf. ausgeführt werden. Von besonderem Vorteil ist es,
dass somit auch Bedienentscheidungen zu solchen Raumteilen zugewiesen
werden können, die selbst durch keinen daraus einwirkenden
Reiz der WFBV beeinflusst sind. Dies kann z. B. derart realisiert
werden, dass die subjektive Raumempfindung mittels einiger in der
Anzahl und Fläche begrenzter Stützpunkte, welche
durch die Einwirkung der WFBV gebildet werden, interpoliert und
als eine Funktion der Abbildung des subjektiven Raums zu dem objektiven
Raum (oder umgekehrt) dargestellt wird.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass ein automatisch generierter Bedienvorschlag
der Maschine als ein durch die WFBV erzeugter Reiz an den Menschen übermittelt
und mittels der Konzentration des Menschen auf die Empfindung des
Reizes auswählbar ist. Dabei kann es sich bei dem Bedienvorschlag um
einen komplexen Bedienvorschlag, insbesondere einen mit einem räumlichen
und/oder zeitlichen Verlauf handeln. Dies erlaubt dem Menschen z.
B. die Auswahl und Einleitung auch eines sehr komplexen Befehls
mittels einer einfach zu interpretierenden Regung. Besonders vorteilhaft
ist, dass der Reiz zugleich auch in einem für den Menschen
erkennbaren, insbesondere räumlichen Zusammenhang mit seiner Umgebung
steht. Alternativ oder zusätzlich ist die Darstellung des
automatisch generierten Bedienvorschlags der Maschine mittels der
Darstellungsvorrichtung möglich. Dabei kann die Darstellung
des Bedienvorschlages durch die Darstellungsvorrichtung dem Menschen,
z. B. die vorausberechnete Ausführung eines Vorgangs und/oder
das Ergebnis des Vorgangs darstellen, während die WFBV
zur Erzeugung eines entsprechenden, im Informationssystem des Menschen
identifizierbaren Reizes dient.
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Ein
Bedienvorschlag kann z. B. als eine von einem Fahrzeug z. B. anhand
vom Navigationssystem und Umfelderkennungssensorik ermittelter Vorschlag
für die Trajektorie eines automatisch durchzuführenden
Manövers sein. Auf diese Art und Weise können
dem Menschen auch mehrere Bedienvorschläge von der Maschine
zur Auswahl angeboten sein.
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Somit
kann ein komplexer Bedienvorschlag der Maschine, z. B. in einer
kritischen Situation in eine bestimmte Richtung auszuweichen oder
eine bestimmte Bedienaktion auszuführen, mittels einer Gedankenkonzentration
auf den betreffenden Reiz durch den Menschen ausgewählt
und/oder eingeleitet werden. Somit kann auch eine Einleitung einer
an sich sehr komplexen Aktion als eine einzige gedankliche Konzentration
des Menschen, die sehr schnell erfolgen und relativ leicht interpretierbar
werden kann, ausgestaltet sein.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass es sich bei den Reizen um solche Reize handelt,
auf dessen Empfindung bzw. Unterscheidung der Mensch eingelernt
oder trainiert ist. Dabei kann das bewusste oder unbewusste z. B.
reflektorische Verhalten des menschlichen Körpers benutzt
werden. Es ist bekannt, dass die Fähigkeit des Menschen
bei bestimmten Reizen (Bilder, Symbole, Töne, haptische Reize)
eine neuronale Aktivität bestimmter Teile des Nervensystems
zu verändern oder bestimmte Hormone auszuschütten
in vielen Fällen unschwer lernbar bzw. trainierbar ist.
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Bei
den Reizen kann es sich um Reize handeln, die bewusst wahrgenommen
werden und/oder solche, die im Nervensystem nach bestimmten Kriterien
ausgefiltert werden und somit das Bewusstsein erst verzögert
oder gar nicht erreichen. Oft nimmt der Mensch z. B. kurzzeitige
oder sich oft wiederholenden Reize nicht bewusst da, obwohl diese
die Nerven entsprechender Sinnesorgane erregen und im Körper
des Menschen z. B. als neuronale Signale detektierbar sind.
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Der
Mensch kann z. B. trainiert werden auf die, durch eine als laserbasierte
Projektionsvorrichtung ausgestaltete WFBV in den Außenraum
des Fahrzeuges, projizierten Symbole mit einer leicht erkennbaren
Reaktion seines Informationssystems zu reagieren.
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Weiter
von Vorteil ist es, dass die Auswertungseinheit derart ausgebildet
ist, dass diese zum automatische Erkennen, insbesondere Wiedererkennung,
von Reaktionen auf Reize anhand der Regelmäßigkeit
und/oder Häufigkeit der neuronalen Impulse und/oder einem
Verteilungsmuster der Botenstoffe, ausgestaltet ist. Es ist bekannt,
dass sich die Amplitude eines von einem Sinnesorgan wahrgenommenen
Reizes im Nervensystem des Menschen in der Häufigkeit und
Regelmäßigkeit neuronaler Einzelimpulse (Maximale
Impulsrate 500–800 Impulse/Sekunde) widerspiegelt. Somit
können bestimmte Reize, insbesondere die von der WFBV erzeugten
Reize z. B. am Verlauf ihrer Amplitude, die sich wiederum im Verlauf
der Häufigkeit und Regelmäßigkeit der
Impulse widerspiegelt, erkannt werden.
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Besteht
die Einwirkung der WFBV in einer Licht- und/oder Soundsequenz in
Form von einem zeitlich oder räumlich moduliertem Licht
oder Schall und/oder einer Vibration z. B. in Form mechanischer Schwingungen,
kann die Sequenz im einfachsten Fall z. B. an der Anzahl und/oder
Kombination der Einwirkungen, z. B. der Pulse erkannt werden. Auch weitere
bekannte Systemantworteigenschaften des Informationssystems im Bezug
auf die Ausbreitungseigenschaften der Reize im Nervensystem können dabei
berücksichtigt werden.
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Die
Auswertungseinheit kann aber auch derart ausgestaltet sein, dass
diese das Verteilungsmuster, die Konzentration und/oder die Konzentrationsveränderung
bestimmter Hormone, die der Mensch bei bestimmten Reizen, z. B.
Lichtmuster, Bilder, Töne, haptische Reize ausschüttet,
wiedererkennt.
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Mittels
des bekannten Verfahrens von Eyetracking kann erkannt werden, wohin
die Augen des Benutzers einer Maschine, z. B. Kfz, Computer, Werkbank,
Fahrzeug schauen. Somit können gefährliche Situationen,
die mit dem Übersehen von Verkehrszeichen, Hindernissen
oder Anzeigen zusammenhängen, vermieden werden. Mit der
erfindungsgemäßen Erfassung und Auswertung des
Verlaufs der neuronalen Impulse und/oder hormonellen Signale erlangt
das System Aufschluss darüber, ob der Mensch die Dinge
auch wirklich wahrnimmt und ob bzw. wie weit diese im Informationssystem
des Menschen weiterverarbeitet werden. Somit ergibt sich das gegenüber
dem Stand der Technik vorteilhafte Tracking der Wahrnehmung. Diese
kann auf verschiedene Reizempfindungen angewandt werden. Mit diesem
Verfahren kann nicht nur festgestellt werden, ob der Mensch in Richtung
eines z. B. mehrfarbig leuchtenden, mit einer Pulsfrequenz modulierten Anzeige
oder eines z. B. mit einem Blitz oder einer Blitzfolge beleuchteten
Objekts, z. B. eines Hindernisses auf der Fahrbahn geschaut hat,
sondern ob er dieses auch wahrgenommen hat.
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Es
kann z. B. auch festgestellt werden, ob der Mensch einen haptischen
Kontakt mit einem Objekt z. B. einem Bedienelement hat, wenn das
Objekt mittels einer WFBV mit einem Reiz versehen worden ist (z.
B. Beeinflussung des Tastsinns durch Vibration bzw. eine veränderliche
Oberflächenbeschaffenheit oder des Temperaturempfindens),
der durch die erfindungsgemäße Erfassung und Auswertung
der neuronalen Impulse und/oder hormonellen Signale erfasst werden
kann.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass das erfindungsgemäße System
eine automatische Objekterkennungsvorrichtung umfassst die ausgebildet
ist, ein relevantes Objekt in der Umgebung des Menschen zu erkennen.
Das relevante Objekt ist insbesondere ein für die aktuelle
Bediensituation, z. B. Fahrsituation, relevantes Objekt, z. B. eine
Fahrbahnbegrenzung, ein Hindernis, ein anderer Verkehrsteilnehmer,
Tier, etc. in einem Umkreis des Fahrzeuges oder eine Infrastrukturvorrichtung,
z. B. ein Verkehrszeichen oder eine Ampel. Es kann sich dabei um
ein einer bestimmten Klasse, z. B. Klasse beweglicher oder unbeweglicher
Objekte, zugeordnetes und/oder nach vorausbestimmten Kriterien automatisch
gefundenes Objekt handeln, insbesondere ein Hindernis im Straßenverkehr
z. B. ein Verkehrsteilnehmer, z. B. Mensch, Tier, anderes Fahrzeug
etc.
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Die
Objekterkennungsvorrichtung kann zur Umfelderfassung auf einer Kamera,
einem Radar, einem Lidar oder sonstiger Sensoren basieren und zumindest
das Vorhandensein eines Objektes, insbesondere in einer bestimmten
Position zu dem Menschen und/oder Fahrzeug, detektieren. Insbesondere kann
die Objekterkennungsvorrichtung auch die Objektklasse anhand von
im voraus bestimmten Kriterien automatisch bestimmten.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass die Einwirkung der WFBV Reize erzeugt, die
auf das durch die Objekterkennungsvorrichtung erkannte Objekt und/oder
im Wesentlichen in den Raumteil einwirken, der in einem unmittelbaren
Zusammenhang mit dem Objekt steht. Z. B. kann die Einwirkung im
selben Raumwinkel stattfinden, in dem die aktuelle oder ermittelte
künftige Position des Objekts stattfindet.
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Die
Einwirkung durch die WFBV kann mittels einer lokalen Veränderung
der Eigenschaften einer Brille, Kontaktlinse oder Windschutzscheibe
eines Fahrzeuges ausgestaltet sein, wobei die räumliche Position,
auf die sich die Einwirkung richtet, durch die Objekterkennungsvorrichtung
vorgegeben wird. Z. B. wird das Licht, dass die Augen des Menschen
aus einem bestimmten durch die Objekterkennungsvorrichtung ermittelten
Raumteil erreicht kurzzeitig abgedunkelt. Daraus resultiert ein
zusätzlicher Vorteil, weil nicht der ganze, z. B. für
den Fahrer einsehbare Raum in die mit verschiedenen Reizen beaufschlagten
Bereiche unterteilt sein muss, sondern die Überprüfung
bzw. Referenzierung der Wahrnehmung auf einen relevanten, in Abhängigkeit
von der Objekterkennungsvorrichtung ermittelten Raumteil und/oder ein
relevantes Objekt begrenzt werden kann.
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Die
Objekterkennungseinrichtung kann mit der WFBV gekoppelt sein. So
kann, anstatt auf einen bestimmten Raumbereich auch direkt auf ein
bestimmtes Objekt oder auf die mit diesem Objekt unmittelbar zusammenhängenden
Raumteile physikalisch eingewirkt werden.
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Somit
kann das erfindungsgemäße System die Konzentration
des Menschen auf einem durch die WFBV erzeugten Reiz als eine Bedienentscheidung, die sich
auf ein Objekt bezieht interpretieren. Somit kann eine sonst aufwendige
Kommunikation zwischen Mensch und Maschine deutlich vereinfacht bzw.
beschleunigt werden.
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Somit
kann eine Lokalisation, z. B. eines physikalisch vorhandenen Hindernisses,
welches vom Fahrer gesehen wird, in seiner Wahrnehmung, insbesondere
bezogen auf das subjektive Raumempfinden, realisiert werden.
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Insbesondere
kann aus dem entsprechenden, darauf folgenden, Denkimpuls des Fahrers
entnommen werden, in welcher räumlichen Relation der Befehl
des Fahrers in Relation zu dem durch die Einwirkung der WFBV erzeugten
Reiz steht. Z. B. kann dem Denkimpuls des Fahrers einem Hindernis
auszuweichen, eine konkrete räumliche Information zugeordnet
werden, z. B. rechts vom Hindernis oder links vom Hindernis ausweichen.
Da diese Information somit deutlich früher, als die Betätigung
der Bedienelemente verfügbar ist, kann diese von weiteren Fahrzeugsystemen
ausgewertet werden. Beispielsweise kann diese Information auf Kollisionssicherheit mit
weiteren automatisch erfassten Objekten abgeglichen werden noch
bevor der Fahrer sein Vorhaben umgesetzt hat. Wenn das Ausweichmanöver
mehr Gefahren als das eigentliche Hindernis birgt, kann der Fahrer
z. B. rechtzeitig gewarnt werden.
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Weiterhin
bevorzugt ist es, dass durch einen Vergleich der Reaktion auf den
Reiz, ausgelöst durch die Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung,
mit einer weiteren Reaktion auf einen weiteren Reiz, ausgelöst
durch die Umgebung des Menschen, erfindungsgemäß ein
quantitativer Bezug für eine subjektive Wahrnehmung hergestellt
wird. Folglich kann durch einen automatischen Vergleich der mit der
Erfassungsvorrichtung erfassten Reaktion aus dem Informationssystem
des Menschen auf einen mit der Einwirkung der WFBV erzeugten Reiz
mit seiner Reaktion auf mindestens einen Reiz der aus dem Umfeld
des Menschen stammt, ein quantitativer Bezug für subjektive
Wahrnehmung, insbesondere für die Wahrnehmung einer physikalischen
Größe aus dem Umfeld des Menschen, hergestellt
werden.
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Somit
kann insbesondere ein quantitatives Maß für Empfindungen
wie „weit”/„nahe” „leicht/stark” durchgeführt
werden. Auf dem analogen Wege kann auch zwischen anderen subjektiven
Größen „kalt”/„heiß”, „laut”/„leise” eine
Zuordnung zu der Maschine, insbesondere zu den Systemen eines Fahrzeugs
hergestellt werden. Dies kann zur Steuerung nahezu aller Fahrzeugfunktionen
inkl. des Innenlichts, der Klimasystems, etc. benutzt werden. Dabei muss
der durch die WFBV erzeugter Reiz nicht notwendigerweise die Intensität
des Umfeldreizes erreichen. Dies bietet insbesondere bei der Bedienung
einer Maschine, insbesondere eines Fahrzeuges einen großen
Vorteil, da z. B. eine durch das subjektive Empfinden verfälschte
Wahrnehmung, z. B. ein durch den Fahrer falsch geschätzter
Abstand oder die Ausleuchtung eines Raumteils, rechtzeitig automatisch erkannt
werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Erfassung der subjektiv empfundenen
Qualität ist in vielen Fällen auch deswegen vorteilhaft,
weil diese einen letztendlich für den Menschen und für
die Steuerung der Maschine gültigen Wert der Empfindung – der
trotz einer Vielzahl von Störungen, z. B. aus dem Außenraum
des Fahrzeuges, – zu dem Menschen durchdringt.
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Somit
kann durch die erkannte Konzentration des Menschen auf einen mit
der WFBV erzeugten Referenzreiz, eine diesem Reiz entsprechende
bzw. zugeordnete Quantität einer zu steuernden Größe eingestellt
werden. Z. B. kann durch eine bewusste Konzentration des Menschen
auf ein Audiosignal aus mehreren angebotenen Audiosignalen mit verschiedener
Lautstärke und der automatischen Ermittlung des Signals
auf den sich der Mensch konzentriert hat, die automatische Übernahme
der für gewünschte Lautstärke in einem
Audiosystems erfolgen.
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Zwar
ist es äußerst komplex und derzeit kaum möglich
aus den neuronalen Impulsen und/oder hormonellen Signalen direkt
auf die quantitative Auswertung der wahrgenommenen Situation zu
schließen, doch gestützt auf einen durch die WFBV
erzeugten Reiz mit dem insbesondere ein bestimmter Raumteil oder
ein Objekt beaufschlagt wird, sodass der Reiz insbesondere eine
bekannte Reaktion oder eine Reaktion einer bekannten Art im Informationssystem
des Menschen hervorruft, kann auf die subjektive Wahrnehmung des
fraglichen Raumteils und/oder Objektes als solche geschlossen werden.
-
Wenn
es darum geht z. B. die Bedienentscheidung eines Fahrers eines Fahrzeuges
zu interpretieren, sind die subjektiven Faktoren – auch
solche, die durch psychische Einflüsse gebildet werden – in
einer Vielzahl der Fälle wichtiger, als objektive Größen,
die auch mit Hilfe rein technischer Mitteln erfasst werden können.
Daher kann mit der erfindungsgemäßen Ermittlung
einer subjektiv empfundenen Quantität äußerer
Reize eine Interaktion zwischen Mensch und Maschine gestaltet werden,
die in einem besonders hohen Maße subjektive Empfindungen des
Menschen berücksichtigt.
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Weiterhin
von Vorteil ist es, dass die Erfassungsvorrichtung elektrische Detektoren
und/oder elektromagnetische Detektoren und/oder biochemische Detektoren
umfasst. Mittels dieser Detektoren können die neuronalen
Impulse und/oder hormonellen Signale des Menschen und/oder Stoffwechselvorgänge
im Nervensystem des Menschen erfasst werden. Besonders vorteilhaft
ist eine Erfassungsvorrichtung, die ein räumliches Muster
der neuronaler Impulse, insbesondere in einem Nerv, Nervenzentrum
bzw. Gehirn erfasst.
-
Die
Erfassungsvorrichtung kann zusammen oder getrennt von der Maschine
z. B. in einem separaten Gerät ausgestaltet sein. Insbesondere
kann diese in einem Mobiltelefon, Armband, in Schmuck und/oder in
Kleidung ausgestaltet sein und/oder die von dem Informationssystem
des Menschen erfassten Informationen, insbesondere drahtlos, übertragen.
Erfindungsgemäß kann die Erfassungsvorrichtung
auch als Teil eines Bedienelements der Maschine ausgestaltet sein,
insbesondere eines solchen Bedienelements, welches zusätzlich
mittels einer haptischen Einwirkung bedient werden kann, z. B. das
Lenkrad, Joystick oder Drehregler eines Fahrzeuges.
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Es
können z. B. bei einer vereinfachten Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Systems nicht die einzelnen
Wahrnehmungsinhalte mit der Erfassungsvorrichtung erfasst und Auswertungseinheit ausgewertet
bzw. interpretiert werden, sondern lediglich einzelne insbesondere
quantitative Parameter der Impulse, Signale und/oder Muster ausgewertet werden.
Es kann z. B. nur aufgrund der Parameter bestimmter Nervensignale
z. B. festgestellt werden, dass der Mensch einem starken Reiz, z.
B. einem akustischen Reiz ausgesetzt ist, ohne den eigentlichen
Inhalt des Reizes, in diesem Fall die Schallwellen oder die darin
enthaltenen Frequenzen, zu dekodieren.
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Bereits
aus der Berücksichtigung einzelner Parameter oder Parameterkombinationen
bei der Steuerung einer Maschine, kann die Steuerung der Maschine
optimiert werden. Z. B. kann ein Befehl des Menschen, der in einem
kausalen bzw. logischen Zusammenhang mit einem extrem starken aber
an sich ungefährlichen Reiz, z. B. einen akustischen Reiz steht,
durch die Maschine überprüft und/oder hinterfragt
werden.
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Der
Begriff „vorverarbeitete Informationen” bezieht
sich auf die von Sinnesorganen kommenden Informationen, welche nicht
der endgültigen Verarbeitung durch das Gehirn unterzogen
wurden. Dazu zählen auch rohe, also gar nicht verarbeitete
Informationen die insbesondere aufgrund bestimmter Reize in den
Sinnesorganen gebildet werden und ggf. im Körper des Menschen
weitergeleitet werden.
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Von
besonderer Bedeutung sind hier die vorverarbeiteten Informationen,
welche höchstens bis zu einem geringen Grad im Informationssystem
verarbeitet wurden. Insbesondere können die vorverarbeiteten
Informationen an den von den Sinnesorganen ausgehenden Nerven erfasst
werden. Bevorzugt ist dabei eine Erfassung vorverarbeiteter Informationen
relativ nahe am Ort deren Entstehung.
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Weiterhin
von Vorteil ist es, dass die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen
vorverarbeiteter Reize bzw. Informationen aus dem Informationssystem des
Menschen ausgebildet ist. Diese Reize können z. B. an den
Nervenpaaren, z. B. Nervus opticus, oder an anderen Stellen am Körper
des Menschen, insbesondere in der Nähe anderer Sinnesorganen
(z. B. Hautnerven), erfasst werden.
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Erfindungsgemäß kann
durch die künstliche Verarbeitung der derart erfassten
vorverarbeiteten Reize ein Datenbypass zu dem Informationssystem des
Menschen geschaffen werden. Somit kann das erfindungsgemäße
System einen durch den Menschen noch nicht interpretierten und/oder
höchstens zu einem bestimmten Grad durch das Informationssystem
des Menschen gefilterten Datenstrom informationstechnisch verarbeiten.
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Somit
kann ein Vorteil in der Geschwindigkeit bzw. Realzeitfähigkeit
im Bezug auf die Signalverarbeitung im Informationssystem, insbesondere
im Nervensystem des Menschen, erreicht werden.
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Erfindungsgemäß kann
ein solcher paralleler Datenverarbeitungsstrang und/oder eine Fusion
aus erfassten bereits verarbeiteten, z. B. durch den Menschen interpretieren
Reizen und den vorverarbeiteten Reizen, zur Plausibilisierung des
letztendlich an die Maschine weitergeleiteten Steuerbefehls und/oder
zur Vorbereitung auf die Ausführung eines Bedienvorgangs
durch die Maschine dienen. Wobei die Fusion der Reize maschinell
weiterverarbeitet wird.
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Des
Weiteren eröffnet sich auch die Möglichkeit, dass
durch die Sinnesorgane erfasste, von bestimmten Objekten, Raumteilen
etc. ausgehenden Reize, die z. B. aufgrund einer anderweitigen Beschäftigung
von entsprechenden Gehirnbereichen übersehen wurden oder
von anderen Reizen überstimmt bzw. psychisch verdrängt
wurden, durch das erfindungsgemäße System doch
noch registriert werden und insbesondere bei der Steuerung der Maschine
berücksichtigt werden.
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Ferner
kann durch den Abgriff vorverarbeiteter Signale z. B. die Bestimmung
der Handposition (oder Handanspannung) eines Fahrers, mittels Analyse
der Muskelsinn-Nervenimpulse, oder auch eine Information darüber,
ob es dem Fahrer z. B. – subjektiv – zu kalt oder
zu warm ist, realisiert werden. Letzteres kann selbst durch Analyse
des Zustandes der Hautporen und/oder der anliegenden Nerven erfolgen.
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Somit
kann ein Datenbypass (nach Terminologie der Informationstechnik)
eingerichtet werden, um einen schnelleren und noch nicht durch den
Menschen interpretierten Datenstrom informationstechnisch zu verarbeiten.
Der resultierende Zugewinn an Geschwindigkeit begründet
sich mit einer Informationsübertragung, die schneller als
die biologische Datenübertragung stattfinden kann und ggf.
mit dem Entfall der Zeit für die Urteilsbildung die eine
unterschiedliche nicht im Voraus bekannte Zeit in Anspruch nehmen
kann. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit,
bei der Bedienung der Maschine zwischen den wahrnehmungspsychisch
beeinflussten und unbeeinflussten Wahrnehmungen und/oder Regungen
des Menschen zu unterscheiden.
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Weiter
vorteilhaft ist es, dass die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen
der neuronalen Impulse und/oder hormonellen Signale des Gleichgewichtsystems
des Menschen ausgebildet ist. Der Abgriff kann durch die Auswertung
der neuronalen Impulse entsprechender Nervenzellen, Nerven und/oder
physikalisch, mittels sensorbasierter Auswertung der Knochenposition
ausgestaltet sein. Mittels der Auswertung dieser Daten können
eine Reihe vorteilhafter Anwendungen realisiert werden, insbesondere
solche, die mit einer Raumwahrnehmung des Menschen in einem Fahrzeug
zusammenhängen. Z. B. kann somit auch eine Art Tracking
der aktuellen Kopfposition eines Fahrers realisiert werden. Diese
kann zur Adaption der Rückhaltesysteme eines Fahrzeuges,
z. B. eines Airbagsystems des Fahrzeuges auf die Position und/oder
Beschleunigung des menschlichen Kopfes vor und/oder während
eines Crashs oder sonstiger physikalischen Einwirkung genutzt werden.
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Ferner
vorteilhaft ist, dass das System eine Regelungsschleife umfasst,
die mindestens eine Aktuatorik der Maschine derart regelt, dass
ein aus dem Informationssystem des Menschen gewonnene, subjektive
Empfindung einer bestimmten Wahrnehmung als Stellgröße
der Regelung dient.
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Somit
kann ein Regelkreis zur Steuerung der Maschine gebildet werden,
bei dem die von der Erfassungsvorrichtung erfassten Informationen und/oder
ein daraus abgeleiteter Wert für eine bestimmte Wahrnehmung
als eine Stellgröße berücksichtigt werden.
Somit kann auch ein Regelkreis gebildet werden, der die Aktuatorik
der Maschine derart steuert, dass ein bestimmtes Sollverhalten,
z. B. ein bestimmter Grenzwert, der von der Erfassungsvorrichtung
erfassten Werte z. B. eingehalten und/oder nach einer vorgegebenen
Funktion verändert wird.
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Z.
B. kann die Klimaanlage eines Fahrzeuges derart gesteuert werden,
dass ein konstanter vorgegebener Wert für das Wärmeempfinden
eines und/oder jedes Menschen gehalten wird. Insbesondere kann so
die Klimaanlage als die zu steuernde Maschine auf die Wärmeempfindung
durch die Hautnerven (vorverarbeitete Information), auf die subjektive
Wärmempfindung (Anhand entsprechender Aktivierungsmuster
im Gehirn) oder auf einen dazwischen liegenden Wert eingestellt
sein.
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Die
Regelung dieses Wertes, der sich typischerweise von der objektiv
gemessenen Temperatur unterscheidet, ist für das Wohlbefinden
des Menschen gegenüber der Regelung der objektiven Temperatur
von Vorteil. Somit kann die Regelung die Stellgröße
sowohl bei der Änderung physikalischer Randbedingungen
als auch bei Änderungen des subjektiven Wahrnehmens nachführen.
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Ferner
ist es von Vorteil, dass die bestimmte Wahrnehmung durch die Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung
derart beeinflusst, insbesondere moduliert, wird, um in einem vorgegebenen
Verhältnis zur subjektiven Empfindung zu stehen. Somit wird
die durch den Menschen wahrnehmbare zu steuernde Größe
mit der WFBV derart beeinflusst, insbesondere moduliert, dass ein
Parameter der Stellgröße in einem vorgegebenen
Verhältnis mit einem Parameter des Reizes steht. Bevorzugt
kann dadurch eine räumliche Verteilung der zu steuernden Größe
derart automatisch eingestellt werden, dass diese in jedem der vorgesehenen
Raumbereiche einen vorgegebenen Wertebereich erreicht.
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Z.
B. kann das erfindungsgemäße System zur Steuerung
oder Regelung eines Beleuchtungssystems eingesetzt werden. Die zu
steuernde Größe kann in diesem Falle die Lichtintensität
z. B. in einem bestimmten Raumteil sein. Da die Wahrnehmung des Reizes,
welcher z. B. als eine Amplituden- oder Ortsfequenzmodulation des
zu steuernden Lichts oder des diesem Licht beigemischten Lichts
ausgestaltet ist, hängt die Wahrnehmung des Reizes mit
der Wahrnehmung der Stellgröße als solcher zusammen. Somit
kann die Wirkung des Lichts auf die menschliche Wahrnehmung erfasst
und das Licht derart gesteuert werden, dass die subjektiv wahrgenommene Lichtstärke
oder ein anderer Lichtparameter einen definierten Wert für
das menschliche Empfinden annimmt.
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Wenn
das Licht z. B. zur Ausleuchtung eines Raumteils benutzt wird, kann
sichergestellt werden, dass seine Intensität stets derart
gesteuert wird, dass diese auch ggf. trotz einem unterschiedlichen
Adaptionszustand menschlicher Augen, der Ablenkung des Menschen
durch andere Reize, z. B. Störlichter, stets hinreichend
und/oder optimal wahrgenommen wird. Auch einzelne Parameter des
Lichts wie auch z. B. die Temperatur können derart optimiert
werden, dass z. B. das mit diesem Licht beleuchtete Objekt und/oder
der beleuchtete Raumteil optimal gesehen werden können.
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Besonders
vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Steuerung
oder Regelung einer räumlichen Lichtverteilung. Erfindungsgemäß wird
das in verschiedene, insbesondere benachbarte Raumteile abgestrahlte
Licht mit verschiedenen Reizen (z. B. Amplitudenmodulation oder
Modulation mit kurzen Pulsen oder eine dem Licht beigemischte zusätzliche Lichtkomponente
die derart moduliert wird) versehen. An der mit der Auswertungseinheit
detektierten Reaktion, ggf. auch an einer fehlenden Reaktion, wird
anschließend erkannt, ob die Lichtstärke im jeweiligen
Raumteil zur Wahrnehmung des Reizes und somit auch zum Sehen der
Objekte in diesem Raumteil durch den Menschen ausreichend ist. Vorrichtungen,
die das Lichtraumwinkelabhängig steuern sind bekannt und
können z. B. als eine LED-Matrix mit einer Optik ausgestaltet
sein.
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Somit
kann das erfindungsgemäße System die Lichtstärke
stets automatisch lokal auf die Teile der Umgebung adaptieren so,
dass das vom Menschen wahrgenommene zurückgestrahlte Licht
aus allen relevanten Raumteilen zum Sehen dieser Raumteile ausreicht
und/oder einer für die menschlichen Augen optimalen Lichtstärke
entspricht. Besonders vorteilhaft ist dass dadurch eine lokale Helligkeitsadaption
an die zu beleuchtende Umgebung erreicht werden kann Dabei wird
auch der aktuelle Zustand menschlicher Augen, insbesondere ihre
aktuellen Adaptionseigenschaften und/oder ihre aktuelle Akkomodation
und/oder Augenposition mitberücksichtigt. Somit kann das
System eine für den Menschen optimale räumliche
Verteilung der Stellgröße steuern oder regeln.
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Insbesondere
ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Systems
in einem Fahrzeugbeleuchtungssystem vorteilhaft. Das Fahrzeuglicht
trifft bekanntlich je nach Fahrsituation auf unterschiedlich weit
entfernte Objekte die z. T. sehr unterschiedliche Reflektionseigenschaften
besitzen. Die dunklen relativ weit entfernten Objekte können
leicht übersehen werden. Erfindungsgemäß kann
die Verteilung des in den Außenraum und/oder Innenraum
des Fahrzeuges abgestrahlten Lichts derart geregelt werden, dass
eine vorgegebene Sichtbarkeit des zurückgestrahlten Lichts – und
somit auch der Umgebung des Fahrzeuges – für den
Fahrer gewährleistet ist. Bei einer derartigen Steuerung
oder Regelung des eigenen Lichts des Fahrzeuges werden eine Vielzahl
von Beeinflussungsfaktoren wie auch die aktuelle Augenposition mitberücksichtigt.
In diesem Fall kann die WFBV z. B. als ein Teil des Leuchtesystems
eines Fahrzeuges ausgestaltet sein.
-
Besonders
vorteilhaft ist die Gestaltung von Bedienelementen aus Licht und/oder
Sound, die durch die gedanklichen Regungen, insbesondere Konzentration
des Menschen auf bestimmten Aspekten des erzeugten Reizes, bedient
werden können. So kann, z. B. eine Laserprojektion, die
durch Ihre Einwirkung auf den Menschen insbesondere unterschiedliche
Reize erzeugt, mittels gedanklicher Regungen verändert
werden, was zugleich mit einer Veränderung des Zustandes
oder der Parameter einer Maschine verbunden ist. Auch kann z. B.
ein Betriebsgeräusch einer Maschine, z. B. ein Motorgeräusch
eines Fahrzeuges, zugleich als Bedienelement dienen. Insbesondere
indem der Mensch sich auf bestimmte Komponenten des für
ihn hörbaren Motorgeräusches konzentriert. So
kann die Reaktion des Informationssystems des Menschen, auch einschließlich
seiner Regungen im Bezug auf das wahrgenommene Geräusch,
erfasst werden und daraus eine Bedienentscheidung bzw. ein Parameter
zur Steuerung einer Maschine abgeleitet werden. Das Geräusch
kann dabei z. B. auch zur Vereinfachung der automatischen Unterscheidung
der darin enthaltener Komponenten und der damit verbundener Regungen
modifiziert werden.
-
Ferner
von Vorteil ist es, dass die Erfassungseinheit ausgebildet ist,
Informationen wenigstens zweier Menschen zu erfassen, und die Auswertungseinheit
ausgebildet ist, aus den erfassten Informationen von wenigstens
zwei Menschen eine gemeinsame Wahrnehmungskarte zu ermitteln. Die
gemeinsame Wahrnehmungskarte kann dabei insbesondere als eine Summe
oder Schnittmenge der Wahrnehmungen einzelner Personen, z. B. im
Bezug auf bestimmte Raumteile oder z. B. im Bezug auf bestimmte
Art von Reizen, ausgestaltet sein. Eine derartige Karte entfaltet
ihren Vorteil insbesondere bei der Interaktion mit sehr komplexen
Maschinen, für deren Bedienung mindestens zwei Bediener
erforderlich sind. In bestimmten Fällen ist es ausreichend, wenn
ein Objekt, Raumteil, Signalgeber bzw. eine bestimmte Kombination
der Wahrnehmungen von mindestens einem Menschen wahrgenommen wird,
in anderen bestimmten Fällen ist es wiederum notwendig,
dass diese von einer bestimmten Mindestzahl an Personen wahrgenommen
wird. Durch die Bildung einer Wahrnehmungskarte kann erkannt werden,
ob eine z. B. zur Bedienung einer Maschine notwendige Wahrnehmung
der Umgebung durch die Benutzer hinreichend gewährleistet
ist. Z. B. kann geprüft werden, ob alle zur Steuerung eines
Fahrzeuges relevanten Raumteile jeweils durch mindestens einen Menschen
wahrgenommen werden.
-
Die
Ermittlung einer gemeinsamen Bedienentscheidung kann eine automatische
Abstimmung der Bedienentscheidungen mehrerer Menschen über eine
durchzuführende Bedienaktion beinhalten und als eine rechnerische,
z. B. iterative Lösungsfindung, ausgestaltet sein. Besonders
vorteilhaft ist die automatische Bildung eines gemeinsamen Bedienbefehls bzw.
eines Satzes von Bedienbefehlen bezüglich einer Bedienentscheidung
die das zeitliche und/oder räumliche Verhalten einer zu
steuernden Größe bzw. einer Regelgröße
beinhaltet, insbesondere solcher, die sonst nur sehr schwer und
nicht in kurzer Zeit zwischen zwei oder mehr Personen abgestimmt
werden können.
-
Insbesondere
handelt es sich um die automatische Bildung einer Bedienentscheidung
zu den Bedienaktionen, bei welchen die Schätzungen durch Menschen,
insbesondere Schätztoleranzen, eine besondere Rolle spielen
(z. B. eine Festlegung eines Scheitelpunkts einer Kurve auf einer
Rennbahn durch mehrere Piloten). Somit kann ein nahezu sofortiges
Ergebnis mit geringeren Schätztoleranzen erzielt werden,
als es mit den einzelnen jeweiligen Schätztoleranzen, z.
B. von jedem von zwei Fahrern eines Fahrzeuges, möglich
wäre. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße
System eine „sofortige” Abstimmung der bedienentscheidenden
Parameter und kann z. B. zur Steuerung eines Manövers eines
Fahrzeuges eingesetzt werden.
-
Alternativ
kann die Ermittlung der gemeinsamen Bedienentscheidung als eine
automatische Abstimmung der Entscheidungen mehrerer Personen, z.
B. Fahrer, Beifahrer, Passagiere erfolgen, die zum Zweck der Steuerung
einer Maschine benutzt werden können. Dies kann z. B. mittels
einer Ausrechnung einer simplen „tripple redundance” erfolgen, wobei
z. B. das System die Bedienentscheidung der Mehrheit der beteiligten
Personen erfüllt.
-
Eine
auf diese Art gebildete fusionierte Wahrnehmungskarte und/oder interpretierte
Bedienentscheidung kann zur weiteren Verwendung mit entsprechenden
Wahrscheinlichkeiten oder Gewichtungen der Stärke einzelner
Wahrnehmungen bzw. Bedienentscheidungen versehen werden.
-
Vorteilhafterweise
kann somit eine nahezu vollständige Fusion zwischen den
Wahrnehmungsbereichen oder Bedienentscheidungen, z. B. Steuerungsentscheidungen
und/oder Regelungsentscheidungen mehrerer Personen erfolgen, wobei
die zu steuernden Funktionen je nach dem aktuellen Wahrnehmungsumfeld
automatisch gesteuert werden.
-
Somit
erfolgt eine erfindungsgemäße Verlagerung und
Automatisierung der Abstimmung der Steuerungs- bzw. Regelungsentscheidungen
mehrerer, an der Bedienung der Maschine beteiligter Personen, auf
eine Datenverarbeitungsebene. Dadurch kann die Abstimmung sehr viel
schneller als z. B. durch Voting mittels Bedienelementen, ausgestaltet sein.
Somit wird die Steuerung von sehr schnellen Vorgängen durch
mehrere Bediener erst durch das erfindungsgemäße
System sinnvoll anwendbar. Die erfindungsgemäße
Fusion bietet insbesondere den Vorteil, dass mit mehreren verzögerungsfrei übertragenen
Bedienentscheidungen sofort ein nach vorher bestimmten Regeln abgestimmtes
Ergebnis erzeugt werden kann.
-
Ferner
vorteilhaft ist es, dass die Auswertungseinheit ausgebildet ist,
um die im Informationssystem erfassten Reaktionen von mindestens
zwei Sinnesorganen auf eine bestimmte Situation und/oder Ereignis
und/oder Einwirkung, insbesondere eine Fahrsituation, zu verrechnen
und um daraus auf die Wahrnehmung zu schließen und/oder
die Wahrnehmung zu interpretieren. Insbesondere kann somit zumindest
ein interpretierter Steuerungsbefehl zur Steuerung der Maschine
abgeleitet werden. Die Erfassung kann auch mittels mehrer Erfassungsvorrichtungen
erfolgen.
-
Der
Mensch bildet sein Urteil über seine Umwelt, insbesondere über
ein Ereignis oder eine Situation, fast immer mittels mehrerer Sinnesorgane.
Abhängig von der Information aus verschiedenen Sinnesorganen
welche an die Nervenzentren bzw. an das Gehirn gemeldet werden,
werden die einzelnen Reaktionen im Gehirn des Menschen gegenseitig plausibilisiert
und ein gesamtes, bewusst wahrgenommenes Urteil gebildet, wobei
eine Information aus einem Sinnesorgan dabei ignoriert werden kann, ohne
dass es dem Menschen bewusst ist. Dies ist ein häufiger
Grund für Sinnestäuschungen, die sehr viel häufiger
vorkommen, als es den Menschen im Allgemeinen bewusst ist. Dabei
wird eine an sich eindeutige und durch ein Sinnesorgan korrekt erfasste Wahrnehmung,
die aber zu den anderen Wahrnehmungen laut der im Gehirn eingelernten
Logik nicht passt bei der Urteilsbildung im Gehirn als unplausibel im
Vergleich zu einer anderen Empfindung angesehen und ausgefiltert,
sodass diese nicht oder in einer angepassten Form bewusst wahrgenommen
wird. Alternativ kommt es in bestimmten Fällen zu mehreren
unterschiedlichen periodisch ineinander übergehenden Urteilsbildungen
bzw. Wahrnehmungen.
-
Z.
B. kann es, unter Einwirkung einer Beschleunigung auf den Menschen,
was insbesondere durch das vestibuläre System erfasst wird,
in Kombination mit der visuellen Wahrnehmung von Formen, Objekten
etc. die nach der Erfahrung des Menschen eine bestimmte Richtung
kennzeichnen, z. B. der Himmel, der Horizont etc., zu Sinnestäuschungen und
Orientierungsverlust kommen.
-
Mit
einer erfindungsgemäßen, maschinell durchgeführten
Fusion der Daten von verschiedenen Sinnesorganen nach einer vorgegebenen
Art, z. B. mittels vorgegebener auf die Steuerung der Maschine optimierter
Algorithmen, können die Wahrnehmungssynergien aus mehreren
Sinnesorganen zum Vorteil der Steuerung einer Maschine genutzt werden und/oder
die Plausibilisierung der Signale aus verschiedenen Sinnesorganen
durchgeführt werden. Vorteilhafterweise kann eine Plausibilisierung
der Signale aus verschiedenen Sinnesorganen in einem künstlichen
Rechensystem stattfinden und zur Kompensation gegenseitiger Störungen
und/oder der Erhöhung der Aussagewahrscheinlichkeit einer
Entscheidung dienen.
-
Vorteilhafterweise
kann bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen
künstlichen Fusion eine schnelle automatische Plausibilitätsprüfung
der Wahrnehmungen und/oder eine Steuerungs- bzw. Regelungsentscheidung
etc. erfolgen. Ferner vorteilhaft ist das Ausfiltern von bekanntermaßen
unrichtigen, widersprüchlichen bzw. schädlichen
Befehlskombinationen aus den Daten, die die Maschine letztendlich
steuern. Diese können als solche z. B. mittels eines Vergleichs
mit einer Datenbank identifiziert werden. Vorteilhafterweise können
bei der erfindungsgemäßen Fusion die Vorteile
der menschlichen Wahrnehmung mit den Vorteilen eines z. B. objekterkennenden
Systems, z. B. eines Kamerasystems, sinnvoll kombiniert werden.
-
Ferner
vorteilhaft ist eine Fusionsvorrichtung, die ausgebildet ist, um
eine datenverarbeitungstechnische Fusion durchzuführen.
Dabei wird eine, aus dem Informationssystem von mindestens einem
Menschen gewonnenen Wahrnehmung und/oder Wahrnehmungskarte und/oder
Bedienentscheidungen mit der von mindestens einem automatischen
System kommenden Umfeldsensierung, insbesondere Umfeldinterpretation
und/oder automatisch errechneten Bedienaktionen, insbesondere einen
Aktionsvorschlag, fusioniert.
-
Somit
kann bei der Bedienung der Maschine eine Teilung der Aufgaben zwischen
Mensch bzw. mehreren Menschen und automatischen Vorrichtungen erfolgen,
bei der der Beitrag jedes Bedieners, z. B. Mensch, Tier oder automatisches
System, zur Steuerung der Maschine nach vorgegebenen Algorithmen
berücksichtigt wird. Jeder Bediener kann somit, z. B. je
nach seiner aktuellen Wahrnehmungsfähigkeit und Befugnis,
zur Steuerung bestimmter Funktionen der Maschine und je nach Art
des Befehls etc. an der Bedienung der Maschine beteiligt sein. Die
Priorität eines Bedieners kann dabei in Abhängigkeit
von der Art der Wahrnehmung, von der aktuell zu erwartender Fehlerwahrscheinlichkeit
und/oder von der Art der Bedienentscheidung abhängen. So
erhält z. B. die Wahrnehmung des Fahrers am Tage die höchste
Priorität und bei Nacht kann das Night-Vision-System mit
einer automatischen Interpretation der Fahrsituation, z. B. bei
der Auswahl eines Ausweichmanövers, die höchste
Priorität erhalten.
-
Ferner
von Vorteil ist es, dass die Fusionsvorrichtung als eine Simulation
eines neuronalen Netzwerks ausgebildet ist. Die Anwendung einer
Simulation eines neuronalen Netzwerks ist besonders vorteilhaft.
Da bereits das Input dieser Datenverarbeitung, welches durch die
erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung erfasst
wird, mittels biologischer neuronaler Netzte gebildet worden ist,
können die Nervensysteme mehrerer Individuen, in Bezug
auf die Ausführung eines komplexen Denkvorgangs, erfindungsgemäß nach
einer verwandten Art vernetzt werden. Vorteilhafterweise resultiert
ein deutlich leistungsvolleres Bediensystem bzw. Erkennungssystem,
welches auch ein sehr komplexes System, z. B. ein Flugzeug, eine
Jacht, etc., welches eine stimmige Bedienung erfordert, steuern
kann. Somit können weitere z. B. auf Sensoren basierte
Systeme zur Steuerung der Maschine in das Steuerungsnetzwerk einbezogen
werden. D. h. auch eine weitere Maschine oder z. B. ein objekterkennendes
oder signalisierendes System kann Befehle für die Fusion
liefern. Vorteilhafterweise kann durch Verlagerung einer Datenfusionsschnittstelle
die Vernetzung von räumlich getrennten Bedienern erfolgen.
Weitere Bediener können auch mittels Fernsteuerung und/oder
Telepräsenz, z. B. mittels einer Videokamera an der Steuerung
der Maschine beteiligt sein.
-
Die
Fusion kann als eine vereinfachte und/oder veränderte Nachahmung
der Entscheidungsfindung durch einen Menschen ausgestaltet sein.
Somit kann eine zumindest teilweise „Auslagerung der Urteils-
bzw. Entscheidungsbildung” zumindest für einen
vereinfachten Sonderfall der Urteilsbildungen geschaffen werden.
Der Vorteil liegt dabei in einer z. B. primitiven, aber extrem schnellen
und/oder nach einer vom Prinzip der menschlichen Urteilsbildung
abweichenden, künstlich durchgeführter Urteilsbildung.
Diese kann auch unmittelbar zur Steuerung der Maschine herangezogen
werden, z. B. falls die entsprechende Steuerentscheidung des Menschen
in der aktuellen Situation, z. B. wegen der zu langer Entscheidungszeit,
ungeeignet ist.
-
Die
Entscheidung des Menschen kann allerdings auch mit der Entscheidung
der künstlichen Situationsbewertung informationstechnisch
verglichen werden. Bei einer gleichen oder widerspruchsfreien Entscheidung
kann eine höhere Wahrscheinlichkeit für ihre Richtigkeit
angenommen werden.
-
Weiter
von Vorteil ist, dass das Steuerungssystem eine Datenbank umfasst,
die die Speicherung von Mustern und Musterkombinationen neuronaler Impulse
und/oder hormoneller Signale umfasst. Wobei die Auswertungseinheit
ausgebildet ist, die erfassten verarbeiteten und/oder vorverarbeiteten
neuronalen Impulse und/oder hormonellen Signale mittels der Datenbank
zu klassifizieren und/oder zu interpretieren, um insbesondere darauf
zu schließen, ob bestimmte Reize bewusst oder unbewusst
wahrgenommen werden.
-
Es
ist z. B. hinreichend bekannt, dass bei einer bestimmten Kombination
der empfundenen Reize das menschliche Gehirn – oder das
Gehirn eines bestimmten Menschen – überlastet
ist und/oder fehlerhafte Entscheidungen erzeugt. Insbesondere betrifft
dies die subjektiv empfundenen Reize. Anhand der allgemeinen oder
speziell dafür erforschten Eigenschaften menschlicher Wahrnehmung
und Eigenschaften, insbesondere bei der Entscheidungsfindung, können
im Falle spezieller Muster subjektiver Reize auch darauf angepasste
Lösungen aktiviert werden.
-
Vorteilhafterweise
kann sich das System einer Datenbank von den gespeicherten oder
indizierten Kombinationen von verarbeiteten und/oder vorverarbeiteten
Informationen, die einer Interpretation der Richtigkeit und/oder
Subjektivität seiner Entscheidung, insbesondere einer kognitiver
Regung, dient, bedienen. Erfindungsgemäß werden
dabei die speziellen Eigenschaften eines (bestimmten) Menschen im
Trainingsprozess, z. B. in einem Simulator, gesammelt und bei der
Steuerung der Maschine nach dem Verfahren berücksichtigt.
Somit kann die Bedienentscheidung mittels einer Datenbank erfolgen,
die die Kombinationsmuster bestimmter Reize referenziert. Bevorzugt
kann die Datenbank personenspezifisch sein und mittels eines Simulators
erstellt sein. Damit können die kritischen Reizkombinationen
als solche erkannt werden.
-
Weiter
von Vorteil ist, dass das Steuerungssystem derart ausgestaltet ist,
dass die neuronalen Impulse und/oder hormonelle Signale die als
Auslöser biomotorischer Vorgänge im menschlichen
Körper fungieren, als Signal zur Steuerung der Maschine und/oder
als Aktivierungssignal für die von der Maschine automatisch
ermittelten Bedienvorschläge eingesetzt werden. Insbesondere
können hierfür die neuronalen Signale benutzt
werden, die zur unmittelbaren Ansteuerung bestimmter Muskelgruppen
dienen. Der Vorteil resultiert in einer schnelleren Erkennung der
Regung, als dies durch die Erfassung der Muskelbewegung möglich
ist. Die Zuordnung der aus dem Informationssystem des Menschen erfassten
Information zu bestimmten Regungen kann mittels eines automatischen
Vergleichs mit einer Datenbank geschehen.
-
Insbesondere
können die mit der Erfassungseinheit erfassten neuronalen
Impulse, die das Blinzeln der Augenlieder, insbesondere ein Blinzeln der
Art, wie es beim schnellen Herannahen der Objekte an den Menschen
instinktiv ausgelöst wird, als ein Steuerungssignal bei
der Steuerung eines Fahrzeugsystems, insbesondere eines Rückhaltesystems z.
B. bei erkannter drohender Gefahr, dienen.
-
Ferner
umfasst vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug,
in welches das soeben beschriebene System implementiert ist. Die
bereits beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Systems finden insbesondere auch im Rahmen des erfindungsgemäßen
Fahrzeugs Anwendung.
-
Ferner
vorteilhaft ist, dass bei dem Steuerungsvorschlag für das
Fahrzeug und/oder bei einer Steuerung eines Rückhaltesystems
eine aktuelle maximale Belastung des Menschen berücksichtigt
wird. Fahrzeuge können gegenwärtig deutlich höhere
Beschleunigungswerte erzeugen, als sie der Fahrer bzw. Pilot vertragen
kann. Der aktuell zulässige Wert, z. B. Beschleunigungswert
für einen Piloten, variiert stark in Anhängigkeit
von den vorangegangenen körperlichen Belastungen sowie
von aktueller körperlicher und psychischer Verfassung,
Stress, etc.
-
Insbesondere
kann ein Manöver, insbesondere ein Ausweichmanöver
eines Fahrzeuges, z. B. eines Rennwagens oder Flugzeuges, derart
gesteuert werden, dass ein zum jeweiligen Zeitpunkt zulässiger
Belastungswert, insbesondere das automatisch ermittelte Schmerzempfinden
oder ein Grenzwert des Reizempfindens bei dem noch keine akute Reizüberflutung
und/oder Störung des Urteilsvermögens des Piloten
passiert, nicht überschritten wird. Der maximale Belastungswert
kann mittels des Verlaufs neuronaler Impulse und/oder hormoneller
Signale, insbesondere als Reaktion auf den von der WFBV erzeugten
Reiz, ermittelt werden.
-
Als
Maß für das Erreichen bzw. Überschreitung
bestimmter Belastungsgrenzen des Menschen können die gegenüber
dem unbelasteten Zustand des Menschen veränderten Parameter
der in seinem Informationssystem identifizierten Reaktion auf den von
WFBV erzeugten Reiz dienen. Z. B. kann die veränderte oder
fehlende Erzeugung bestimmter Aktivierungsmuster im Gehirn, durch
bestimmte mit der WFBV erzeugte Reize oder ein verändertes Zeitintervall
bis zur Erscheinung dieser, als Kriterium für eine Überlastung
und insbesondere auch zur Senkung der auftretenden Belastung durch
automatische Regelung des Manövers dienen.
-
Somit
kann die Effizienz eines Manövers erhöht werden,
weil dieses zumindest z. T. derart gesteuert werden kann, dass die
maximal auftretende Belastung automatisch auf einen erfindungsgemäß bestimmten
aktuellen Wert begrenzt wird. Somit kann ein Manöver des
Fahrzeuges, insbesondere ein automatisch eingeleitetes Ausweichmanöver
oder eine Notbremsungsvorgang oder eine Aktion der Systeme der aktiven
und/oder passiven Sicherheit, derart adaptiv gesteuert werden, dass
eine maximale Wirkung des Manövers erzielt wird, ohne allerdings
die für den Piloten aktuell gültigen Belastungsgrenzen,
insbesondere Peakwerte und/oder integrale Werte der Belastungen
z. B. für das aktuelle Ausweichmanöver, zu überscheiten.
-
Durch
die Kenntnis der vorausberechneten Belastungsgrenzen und einer geregelten
Annäherung an diese unter der Einbeziehung der aus dem Informationssystem
des Menschen gewonnenen Werte, insbesondere der Informationen über
das momentane Schmerzempfinden und/oder die aktuelle Urteilsfähigkeit
des Gehirns, kann das Manöver, z. B. Querdynamik oder Längsdynamik
eines Fahrzeuges, derart innerhalb der vorgegebenen Rahmen gesteuert
werden, dass die Wirksamkeit des Manövers bei Nichtüberschreitung
der Belastbarkeitswerte maximiert wird.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Steuerung bzw. Regelung
der Rückhaltesysteme eines Fahrzeuges, z. B. eines Gurtstraffers
vor oder während einem Crash, kann das Rückhaltesystem
derart angesteuert werden, dass ein erfindungsgemäß erfasster Peak
und/oder Integralwert der Belastung nicht überschritten
wird. Somit kann eine maximale Wirksamkeit der Rückhaltesysteme
erreicht werden.
-
Bei
einer Gefahrensituation, insbesondere solcher die mit der Bewegung
eines Fahrzeuges zusammenhänget, z. B. bei einer drohenden
Kollisionen, wird im Informationssystem des Menschen eine Reihe
von Vorgängen ausgelöst, die erfasst, als kennzeichnend
für eine Gefahrensituation, insbesondere kennzeichnend
für eine drohende Verletzungsgefahr, erkannt und an die
Maschine übermittelt werden. Somit kann die Maschine automatische
Aktionen einleiten, die einer mit hoher Wahrscheinlichkeit bevorstehenden
bzw. erwarteten Gefahrensituation, insbesondere Gefahrensituation
mit bestimmten Folgen für den Menschen und/oder Maschine,
entgegenwirken oder ihre Folgen mindern. Insbesondere kann dabei
die Gefahrensituation räumlich und/oder zeitlich eingegrenzt
werden und/oder das Bedrohungspotential der Gefahr quantifiziert
werden.
-
Die
Erkennung der Gefahrensituation kann erfindungsgemäß insbesondere
dafür benutzt werden, um Aktionen einzuleiten, die zeitlich
vor einer bewussten Steuerungs- und/oder Regelungsentscheidung des
Menschen eingeleitet werden. Ein automatisch ermitteltes Maß für
das Bedrohungspotential kann z. B. zur Anpassung der Gegenmaßnahmen ausgewertet
werden.
-
Weiterhin
vorteilhaft ist eine Aktuatorik des Fahrzeugs, die ausgebildet ist,
anhand der erfindungsgemäßen Erfassung der durch
den Menschen wahrgenommenen Gefahrensituation, eine zur Vermeidung
und/oder Minimierung der Gefahr dienende Aktion durchzuführen
und bevorzugt das Fahrzeug in einen Pre-Crash-Zustand zu versetzen.
-
Dadurch
können bei erkannter Gefahrensituation, insbesondere einer
Pre-Crash-Situation das Fahrzeug auf den Crash vorbereitet werden
und/oder Maßnahmen bzw. Reaktionen zur Crashvermeidung und/oder
Minderung der Folgen eines Crashs eingeleitet werden. Ein Pre-Crash-Zustand
kann auch Maßnahmen während eines Crashs beinhalten,
insbesondere eine adaptive Steuerung der Rückhaltesysteme
des Fahrzeuges je nach Unfallverlauf und nach der erfindungsgemäß erfassten
Information über die Gefahrensituation.
-
Vorteilhafterweise
kann der Pre-Crash-Zustand auch darin bestehen, die Ressourcen des Fahrzeuges
zum Entgegenwirken der Gefahrensituation freizustellen und/oder
zu aktivieren. Dabei kann es sich um Freisetzung der Energieressourcen
des Fahrzeuges, z. B. für eine automatische Einleitung
eines sog. Kickdown oder zur Betätigung der Rückhaltesysteme,
handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um die
Freisetzung oder Aktivierung von Rechenressourcen des Fahrzeuges
handeln. Dabei können z. B. nicht unbedingt benötigte
Rechenprozesse beendet werden, damit die maximale Rechenleistung,
z. B. für die Verarbeitung der zu erwartender Bedienentscheidungen
des Menschen durch Bedienelemente des Fahrzeuges und/oder von der
Fahrzeugsensorik, zur Verfügung steht. Insbesondere ist es
vorgesehen, die Agilität des Fahrzeuges temporär aber
im besonderen Maße, insbesondere für die geschätzte
Dauer der Gefahrensituation, zu erhöhen. Dies kann ebenfalls
temporär auf Kosten des Komforts und/oder des wirtschaftlichen
Fahrens, z. B. durch die Freisetzung der Elektroenergie für
einen Kickdown, erfolgen. Z. B. kann dabei auch eine Gas- oder Hydraulikfederung
des Fahrzeuges abgesenkt werden, da das Fahrzeug dann schneller
Bremsen und/oder ausweichen kann, sollte der Fahrer und/oder die
automatischen Systeme des Fahrzeuges sich für ein solches
Manöver entscheiden.
-
Insbesondere
kann ein Pre-Crash-Zustand solche Maßnahmen beinhalten,
die an sich genommen nicht zu kritischen Ereignissen führen.
Daraus resultiert der Vorteil, dass dieser Zustand mittels des erfindungsgemäßen
Systems zwar frühzeitig eingeleitet wird, aber an sich
keine kritischen und/oder unumkehrbaren Folgen hat.
-
Außerdem
können die Rückhaltesysteme des Fahrzeuges wie
z. B. Airbag, Gurtstrammer oder Aktuatorik, die einen Fußgänger
beim Zusammenstoß mit dem Fahrzeug auffangen kann, bestätigt oder
auf eine Betätigung durch automatische Systeme des Fahrzeuges
vorbereitet werden.
-
Ferner
vorteilhaft ist ein Warnsignalgeber im Fahrzeug, der ausgebildet
ist, bei erkannter Gefahrensituation, insbesondere einer Kollisionsgefahr und/oder
einer Pre-Crash-Situation ein Warnsignal zu geben. Ein Warnsignal
kann z. B. lichttechnisch und/oder akustisch ausgestaltet sein und
kann auch räumlich gezielt wirksam sein. D. h. die Signalwirkung
kann im Wesentlichen nur einen ausgewählten Raumpunkt,
Raumwinkel und/oder ein ausgewähltes Objekt betreffen,
insbesondere einen solchen Raumpunkt, auf den ein Mensch aufmerksam
gemacht werden soll.
-
Alternativ
oder zusätzlich kann das Warnsignal auch drahtlos, z. B.
an ein anderes Fahrzeug oder eine Infrastrukturvorrichtung, übermittelt
werden. Dieses Warnsignal kann somit z. B. auch die Koordinaten
des Fahrzeuges und eine Information über die drohende Gefahr
beinhalten. Z. B. kann beim erfindungsgemäßen
Erkennen einer Kollisionsgefahr mit einem schnell herannahenden
Fahrzeug automatisch die Warnblinkanlage des Fahrzeuges aktiviert werden.
-
Weiterhin
bevorzugt ist es, dass abhängig von der erkannten Reaktion
des Menschen auf den Reiz der WFBV, wenigstens ein System des Fahrzeugs
wenigstens einen Steuerungsbefehl und/oder Regelungsbefehl des Menschen
vorwegnimmt und/oder verändert. Dies ist bevorzugt, wenn
die Reaktion des Menschen auf eine vom Menschen empfundener Gefahr
hindeutet.
-
Die
Erfindung umfasst zusätzlich ein Verfahren zur Steuerung
einer Maschine mit den folgenden Schritten: Erfassen einer Information
aus einem Informationssystem wenigstens eines Menschen, insbesondere
als neuronale Impulse und/oder hormonelle Signale und/oder Stoffwechselvorgänge
im Nervensystem, Ableiten mindestens einer interpretierten Bedienentscheidung
des Menschen aus der erfassten Information zur Steuerung der Maschine,
Darstellen mindestens einer interpretierte Bedienentscheidung, insbesondere
einer Regelungsentscheidung mit einem räumlichen Bezug,
und Bestätigen mindestens einer interpretierten Bedienentscheidung über
eine Auswertung einer Betätigung eines Bedienelements.
-
Die
bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
System diskutierten Ausbildungen finden sinngemäß auf
das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung und kommen
auch im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft
zum Einsatz.
-
Die
Erfindung kann insbesondere den behinderten Menschen die Bedienung
einer Maschine ermöglichen bzw. erleichtern. Basierend
auf dem Funktionsprinzip dieser Erfindung können aber auch
neue Sportarten und/oder kommerzielle Wettkämpfe etabliert
werden.
-
Die
Unteransprüche des erfindungsgemäßen
Systems und Verfahrens zeigen ebenso vorteilhafte Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Fahrzeugs bzw. des erfindungsgemäßen
Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs auf. Deren Vorteile sind
bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
System entsprechend erläutert worden.
-
Im
Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen
möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente
zu verlassen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße System
bzw. das entsprechende Verfahren aufgrund der gesetzlichen oder
landesspezifischen Vorgaben sowie aufgrund von ethischen Prinzipien
abweichend gestaltet werden. Die vorhergehende Beschreibung der
vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht
zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung.
-
Im
Folgenden werden, unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung,
erfindungsrelevante ausgewählte Teilaspekte des erfindungsgemäßen Steuerungssystems,
des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und des erfindungsgemäßen
Verfahrens beschrieben. Dabei zeigt
-
1 eine
Darstellung einer konventionellen Steuerung einer Maschine nach
Stand der Technik,
-
2 eine
erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife,
-
3 eine
erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife
unter Berücksichtigung der Umsetzung komplexer Befehle
durch virtuelle Bedienelemente/Bedienflächen,
-
4 eine
erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife
unter Berücksichtigung des Zugriffs durch den Menschen
auf virtuelle Bedienelement, z. B. Bedienflächen,
-
5 eine
erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife
mit teilweiser Auflösung einer herkömmlichen Regelungsschleife
unter Einbeziehung des Nervensystems eines Menschen, und
-
6 eine
Darstellung einer erfindungsgemäßen Fusion verschiedener
neuronaler Signale,
-
7 eine
erfindungsgemäße Einwirkung auf verschiedene Raumteile
mit verschiedenen Reizen, und
-
8 eine
erfindungsgemäße Einwirkung auf ein mit einer
Objekterkennungseinheit des Fahrzeuges automatisch erkanntes Objekt.
-
Der
Wandlungsweg der Information, wie er nach Stand der Technik in 1 dargestellt
wird, wird durch das erfindungsgemäße Steuerungssystem
abgekürzt. Die neue, erfindungsgemäße
Informationswandlungsschleife zeigt 2. Wie bereits
aus 1 bekannt, zeigt auch 2 den ersten
Block 1, den zweiten Block 2, den dritten Block 3 und
den vierten Block 4. Im Gegensatz zum Stand der Technik (1)
zeigt 2 eine direkte Verbindung zwischen dem ersten
Block 1 und dem vierten Block 4 in beiden Richtungen.
D. h., dass die neuronalen Impulse und/oder hormonellen Signale
in der Informationswandlungsschleife nach 2 direkt
vom Menschen abgegriffen werden und von der Maschine interpretiert
werden. Der Umweg der Information über den zweiten Block 2 und
den dritten Block 3, mit ihren jeweiligen Verzögerungen/Engpässen,
entfällt zumindest teilweise. Die gestrichelten Pfeile
in 2 zeigen, dass der erfindungsgemäße
direkte Informationsweg, vom ersten Block 1 zum vierten
Block 4, den herkömmlichen Informationsweg über
alle vier Blöcke nicht ausschließt, und somit
beide Informationswege in einer Maschine realisiert werden können.
-
Die
Erfassungseinheit kann z. B. die neuronalen Impulse direkt am Kopf
des Menschen abgreifen. Ferner kann der Abgriff der Gedankenbefehle (neuronale
Impulse, hormonelle Signale) an den Nerven, in den Muskeln auf elektrischer
oder sensorbasierter Basis, oder mittels Elektroden an der Haut
erfolgen. Bei einer einfacheren Realisierungsvariante ergibt sich
die Einsparung der Zeit, die im dritten Block 2 aus 2 („Muskelregelungsschleife”)
vergehet, indem man die neuronalen Signale, die zur Muskelbetätigung
dienen, abgreift, was auch eine sehr deutliche Beschleunigung der
Steuerungsvorgänge bedeuten kann. Deshalb umfassen die
neuronalen Impulse und hormonellen Signale auch „neuronalen
Körperoutput”, unabhängig von der Art
anhand welcher physikalischen Signale diese erfasst werden. Dieser
kann sowohl eine Reaktion des Fahrers als auch eine bewusste und/oder
unbewusste Reaktion oder eine Regung bzw. Willensäußerung
sein.
-
Wenn
z. B. die Augen des Menschen durch einen sich annähernden
Gegenstand bedroht sind, reagieren die Augenlieder mit der Geschwindigkeit, die
eine Reaktionsfähigkeit der Beinmuskulatur um das Vielfache übertreffen.
Somit kann über das erfindungsgemäße
Verfahren eine völlig neue, für die Bedienung
eines Fahrzeugs ungekannte Geschwindigkeit erreicht werden, insbesondere
wenn die neuronalen Impulse, die die Augenlieder steuern mit der Erfassungseinrichtung
erfasst werden.
-
Das
Problem auf das der Mensch bei der Bedienung extrem schneller technischer
Vorgänge stößt, liegt vielmehr in der
Reaktionsfähigkeit, die durch lange Signalübertragung
der Nervenimpulse oder langer Ausbreitungszeit der Hormone zurückzuführen
ist, sowie in einer langen Muskelansteuerungszeit die auf z. B.
auf die mehrfache Verschachtelung der Regelschleifen zurückzuführen
ist. Ein starkes Warnsignal, wie z. B. eine unmittelbar drohende
Kollision, kann erfindungsgemäß direkt durch spezifische
neuronale oder hormonelle Körpersignale erkannt und die
erforderliche präventive Reaktion des Systems eingeleitet
werden, noch bevor der Mensch anfängt auf die Situation
mit einer konventionellen Bedienaktion zu reagieren.
-
3 zeigt
eine erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife
unter Berücksichtigung der Umsetzung komplexer Befehle
durch virtuelle Bedienelemente/Bedienflächen. In 3 ist
der bereits bekannte erste Block 1 und der vierte Block 4 dargestellt.
Ferner ist ein fünfter Block 5 vorgesehen, welcher
visualisierte und/oder veränderliche Bedienelemente darstellt.
Diese visualisierten und/oder veränderlichen Bedienelemente
können z. B. als Touch-Screen ausgeführt werden.
Die Informationswandlungsschleife aus 3 zeigt
somit, wie der Mensch mit neuronalen Impulsen und/oder hormonellen
Signalen direkt auf das Erscheinungsbild des Bedienelements Einfluss
nehmen kann. Durch eine Betätigung der Bedienelemente mittels
neuronaler Impulse und/oder hormoneller Signale entfällt
die langsame Informationsweiterleitung über den zweiten
Block 2 und den dritten Block 3.
-
Genauso
kann ein virtueller Bedienregler realisiert werden. Durch die Gedankenkonzentration z.
B. auf die Farbe der Einblendung, kann diese geändert werden
und somit z. B. ein Vorgang bestätigt oder verworfen werden.
Durch eine logisch aufgebaute Menüstruktur kann der Bediener
mittels ganz simpler gedanklicher Impulse beliebig komplexe Bedienvorgänge
steuern. Diese Methode erlaubt dem Nutzer eine „sofortige
Interaktivität” bei der Eingabe der Bedienbefehle,
wobei der Zeitpunkt zu dem der Bedienvorgang gültig werden
sollte, frei wählbar ist.
-
4 zeigt
eine erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife
unter Berücksichtigung des Zugriffs durch den Menschen
auf virtuelle Bedienelement/Bedienflächen. 4 entspricht
im Wesentlichen 3 mit dem ersten Block 1,
dem vierten Block 4 und dem fünften Block 5.
Im Gegensatz zu 3 ist in 4 die verstärkte
Interaktion zwischen Mensch (erster Block 1) und Bedienelement
(fünfter Block 5) durch einen Doppelpfeil dargestellt.
Weiterhin zeigt 4 im Unterschied zu 3,
wie durch einen weiteren Steuerungsbefehl die variable/virtuelle
Bedieneinheit beeinflusst werden kann. D. h., dass nicht nur aus
bestimmten Bedienelementen ausgewählt werden kann, sonder über
die Bedienelemente komplexe Befehle an die Maschine geleitet werden. Z.
B. kann ein Fahrzeug dem Fahrer ein oder mehrere durch die Mittel
des Fahrzeuges ermittelte vorgeschlagene Ausweichmanöver darstellen,
wobei der Fahrer mittels neuronaler Impulse zwischen diesen auswählen
kann. Vorteilhafterweise kann der Fahrer mittels gedanklicher Konzentration
auf eine Einblendung im Head-Up-Display diese zum gewünschten Raumpunkt
verschieben und somit dem Fahrzeug signalisieren, auf welche Spur
das Fahrzeug ausweichen soll.
-
5 zeigt
eine erfindungsgemäße Informationswandlungsschleife
mit teilweiser Auflösung der herkömmlichen Regelungsschleife
unter Einbeziehung des Nervensystems des Menschen. Dabei sind wieder
die bekannten Blöcke, erster Block 1, zweiter Block 2,
dritter Block 3 und vierter Block 4 zu sehen. Die
direkte Pfeilverbindung zwischen erstem Block 1 und viertem
Block 4 zeigt in 5 eine,
zumindest teilweise, direkte Verbindung vom Mensch zur Maschine.
Ein gestrichelt dargestellter Informationsweg über den
zweiten Block 2 und den dritten Block 3 zeigt
die Möglichkeit, interpretierte Befehle über den herkömmlichen
Weg zu bestätigen.
-
6 zeigt
zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen
Fusion verschiedener neuronaler Signale. Dabei ist dargestellt wie
die Information des ersten Sinnesorgans und des zweiten Sinnesorgans an
die urteilsbildenden Gehirnbereiche geleitet werden. Zugleich werden
diese Informationen mit der Erfassungsvorrichtung des erfindungsgemäßen
Systems erfasst. Die Datenfusionseinheit bezieht weiterhin direkt
Daten aus dem urteilsbildenden Gehirnbereich und liefert Daten an
eine Steuervorrichtung der Maschine. Der urteilsbildende Gehirnbereich
liefert Daten über ein Gehirn-Computer-Interface an dieselbe
Datenfusionseinheit und über eine konventionelle MMI an
die Steuervorrichtung der Maschine. Ferner ist der Steuervorrichtung
der Maschine eine Prioritätsentscheidungsfunktion vorgeschaltet.
-
Entsprechend 6 kann
z. B. ein durch die neuronalen Impulse erfasste vorverarbeitete
Information in Relation mit der aktuellen automatisch generierten
Umfeldbewertung gestellt werden. Das Ergebnis derartiger Fusionen
kann ebenfalls zur Einschätzung herangezogen werden, ob
der Mensch auf die Situation, z. B. eine Verkehrssituation adäquat
reagiert oder nicht. Damit kann entschieden werden, ob sein Denkbefehl
sofort oder nach einer weiterer Bestätigung bzw. Plausibilisierung
umgesetzt wird. Insbesondere können auch die durch künstliche
Sensoren als Störreize identifizierten Umwelteinfüße
bei der Bedienung eines Fahrzeuges automatisch registriert bzw.
als solche erkannt werden. Diese können bei der Steuerung
der Maschine durch den Fahrer ausgefiltert werden und/oder die durch
die Störung resultierende Fehlerwahrscheinlichkeit bei
der Entscheidung ermittelt oder geschätzt und bei der Ausführung
des Befehls berücksichtigt werden.
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Die
Adaption der Lebewesen auf wiederholte, permanente Reize sowie die
Adaption auf ein bestimmtes Niveau der Reize ist eine geniale Erfindung der
Natur. Der Mensch nimmt bewusst also hauptsächlich nur
die Veränderungen wahr. Diese Filterung erfolgt hauptsächlich
im Gehirn. Erfindungsgemäß können bestimmte
Reize, auf die der Mensch aufgrund der Adaption z. B. nur schwach
reagiert und die in der Datenfusion automatisch z. B. als relevant erkannt
worden sind, bei der Steuerung einer Maschine doch noch – über
den in der Erfindung beschriebenen Datenbypass – berücksichtigt
werden.
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7 zeigt
ein Fahrzeug 6 mit einer Wahrnehmungsumfeldbeeinflussungsvorrichtung (WFBV) 7.
Eine Einwirkung 8 auf verschiedene Raumteile ist in 7 durch
fünf unterschiedliche Einwirkungen 8a bis 8e dargestellt.
Die Einwirkungen 8a bis 8e decken ca. einen Bereich
von 110° im Frontbereich des Fahrzeugs 6 ab. Die
WFBV 7 wirkt also auf die unterschiedlichen Raumwinkel
mit unterschiedlichen optischen Einwirkungen 8a bis 8e ein. Die
Einwirkungen 8a bis 8e sind derart gewählt,
dass diese unterschiedliche Reaktion im Informationssystem des Menschen
hervorrufen. Die Reize 8a bis 8e sind als ein
raumwinkelabhängig abgestrahltes, mit den verschiedenen
je nach Raumwinkel verschiedenen Pausenfolgen moduliertes Licht
ausgestaltet. Die Modulation ist derart gewählt, dass diese
keine wahrnehmbare Störung des Menschen hervorruft. Zugleich
kann dieses Licht z. B. als Fahrlicht oder als ein Teil vom Fahrlicht
ausgestaltet sein oder weiteren zusätzlichen Zwecken dienen.
Die Erfassungsvorrichtung erfasst die Information aus dem Informationssystem
des Menschen in Form neuronaler Impulse des Nervensystems des Fahrers.
Die Auswertungseinheit, identifiziert die Reaktion des Menschen auf
die Einwirkung 8 anhand der erfassten neuronalen Impulse
aus dem Nervensystem des Menschen und ermittelt daraus, welche Teile
des Wahrnehmungsumfeldes durch den Menschen wahrgenommen und insbesondere
bewusst gesehen, wurden. Durch Analyse von Aktivitätsmustern
im Nervensystem des Menschen kann zusätzlich festgestellt
werden, ob bestimmte sog. Texturen, Qualitätskontraste, Farben
etc. des Raumteils oder Objekts wahrgenommenen worden sind. Dies
erlaubt die Aufstellung einer aktuellen Wahrnehmungskarte für
einen oder mehrere Insassen des Fahrzeuges, die zur Steuerung weiterer
Systeme des Fahrzeuges herangezogen wird. Es wird eine Wahrnehmungskarte
erstellt, in der den einzelnen Teilen des Wahrnehmungsumfeldes (z.
B. Fahrzeugaußenraum bzw. Teilen des Cockpits) die Information
darüber, ob und wie gut die einzelnen Bereiche wahrgenommen
werden zugewiesen ist.
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Es
wird ein automatischer Vergleich zwischen einer derart erfassten
Wahrnehmungskarte und den Teilen des Wahrnehmungsumfeldes, die in der
aktuellen Fahrsituation (Geschwindigkeit, Art der Straße,
andere, z. B. durch ein Objekterkennungssystem automatisch detektierte
Verkehrsteilnehmer) für eine sichere Fahrt notwendig bzw.
erwünscht sind, durchgeführt. Aus der räumlichen
Verteilung und der zeitlichen Veränderung der Wahrnehmungskarte
wird außerdem eine mögliche Absicht des Fahrers,
z. B. ein Manöver durchzuführen, errechnet. Die Fahrerassistenzsysteme
können je nach Absicht des Fahrers die Ausführung
dieser Absicht oder eine automatische Assistenz zur Durchführung
der Absicht des Fahrers vorbereiten oder die Durchführung
absichern. Z. B. kann ein Spurwechselassistent aktiviert werden,
wenn die Absicht des Fahrers die Spur zu wechseln erkannt wird.
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Falls
die für die Fahrsituation relevanten Raumteile, bzw. Objekte
in der Wahrnehmungskarte nicht oder nur unzureichend abgebildet
sind, d. h. diese werden nicht hinreichend wahrgenommen, wird die
Aufmerksamkeit des Fahrers, z. B. mittels eines durch das Leuchtensystem
des Fahrzeuges z. B. in die Richtung des Objekts zusätzlich
abgestrahlten Lichts oder eines in die Umgebung des Fahrzeuges projizierten
Symbols, beeinflusst, so dass die Aufmerksamkeit des Menschen mit
diesem Licht oder Symbol beeinflusst und in Richtung des Objekts
gelenkt wird.
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8 zeigt
das Fahrzeug 6 mit der WFBV 7 und einer Objekterkennungseinheit 10.
Vor dem Fahrzeug 6 befindet sich ein Objekt 9,
welches durch eine Einwirkung 8f beaufschlagt wird. Die
Objekterkennungseinheit 10 des Fahrzeuges 6 erkennt
in der Umgebung des Fahrzeuges 6 das für den weiteren Verlauf
der Fahrsituation relevante Objekt 9. Die WFBV 7 projiziert
eine optische Einwirkung 8f in Form eines Lichtmusters,
welcher ggf. zusätzlich mit einer kurzen Pulsfolge moduliert
ist auf, eine Fahrbahn in Richtung des Objekts 9.
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Die
Erfassungsvorrichtung erfasst die Information aus dem Informationssystem
des Menschen in Form neuronaler Impulse des Nervensystems des Fahrers.
Die Auswertungseinheit analysiert die neuronalen Impulse auf das
Vorhandensein der Reaktion auf die von der Umgebung des Fahrzeuges
reflektierten Einwirkung 8f in den erfassten neuronalen
Impulsen. Bei einer identifizierten Reaktion kann darauf geschlossen
werden, dass der Fahrer das Objekt 9 sehen kann.
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Darüber
hinaus wird die identifizierte Reaktion daraufhin geprüft,
ob mindestens eine Ortsfrequenz die in der abgestrahlten optischen
Einwirkung 8f enthalten war in der Reaktion auf den entsprechenden
Reiz von der Einwirkung 8f vorhanden ist und wie stark
ausgeprägt oder verändert diese ins Informationssystem
des Menschen eindringt. Es kann ein Verhältnis zwischen
der Reaktion auf die Amplitude und/oder eine oder mehrere Ortsfrequenzen
in der identifizierten Reaktion ermittelt und zur Auswertung der
Wahrnehmung weiterverarbeitet werden. Ist z. B. die Wirkung der
Amplitude durch die Impulsantworten auf die Einwirkung festzustellen,
während insbesondere die hohen Ortsfrequenzen stark abgeschwächt
oder nicht feststellbar sind, deutet es darauf hin, dass die Blickrichtung
zwar zur Wahrnehmung eines durch die Einwirkung 8f beaufschagten Raumteils
ausreicht, aber die Akkomodation der Augen für die verlässliche
Erkennung der Objekte in diesem Raumteil nicht ausreicht. Beim der
Auswertung der identifizierten Reaktion auf mehrere Orstfrequenzen
kann somit unterschieden werden, ob die Augen des Fahrers auf nahe
Objekte, auf das Head-Up-Display oder auf die unendliche Entfernung
akkomodiert sind.
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Dies
ist an Aktivitätsmustern der Gehirnbereiche feststellbar,
da die Verarbeitung der, insbesondere hohen Ortsfrequenzen, messbare
Aktivitätsvorgänge auslöst. Insbesondere
der Grad der Eindringung der Reaktion bzw. Stellen des Nervensystems an
welchen die Reaktion detektierbar ist wird analysiert. Daraus ermittelt
die Auswertungseinheit ob die Augen des Fahrers auf das Objekt 9 hinreichend
akkomodierten waren. Bei nicht hinreichend akkomodierten Augen sind
hohe Ortsfrequenzen des Lichtmusters nicht wahrnehmbar. In diesem
Falle wird automatisch darauf geschlossen, dass der Fahrer, das Objekt 9 (den
Fußgänger) mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht
als solchen erkennen konnte. Durch eine automatische Warnung und/oder
den automatischen Eingriff der Sicherheitssysteme oder Fahrerassistenzsysteme
kann eine sich daraus ergebende Gefahrensituation vermieden werden.
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Das
erfindungsgemäße System kann bei einer vom Menschen
wahrgenommenen Gefahrensituation ein Signal, insbesondere ein drahtlos übertragenes
Signal z. B. an andere Personen oder Infrastrukturvorrichtungen
senden. Das Signal kann dabei zusätzlich weitere Informationen,
insbesondere solche, die unmittelbar mit der erkannter Wahrnehmung zusammenhängen
beinhalten. Das Signal kann z. B. die aktuellen Koordinaten, eine
Klassifikation der erkannten Wahrnehmung und/oder Gefahrensituation etc.
beinhalten.
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Das
erfindungsgemäße System kann zumindest teilweise
zusammen mit einem Mobiltelefon ausgestaltet sein oder in einem
Mobiltelefon verbaut sein. Die automatisch erkannte Gefahrensituation kann
dabei automatisch mittels des Resceivers des Mobiltelefons gesendet
werden. Auch der erfindungsgemäß erkannte Bedienwunsch
des Menschen kann darin bestehen, ein drahtloses Signal mit bestimmten
Informationen zu versenden. Das Absenden der Information aus einem
erfindungsgemäßen Fahrzeug kann z. B. mittels
des an sich aus dem Mobilfunk bekannten Fahrzeugtransceivers erfolgen.
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Ferner
kann durch den Abgriff vorverarbeiteter Informationen der Muskeisinn-Nervenimpulse
die Bestimmung der aktuellen räumlichen Position der Körperteile
z. B. Handposition und/oder Anspannung bestimmter Muskeln bzw. Muskelgruppen
erfolgen. Somit kann die Körperposition z. B. des Insassen
des Fahrzeuges erkannt und bei der Steuerung eines Fahrzeuges berücksichtigt
werden.
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Des
Weiteren kann durch den Abgriff vorverarbeiteter Informationen,
z. B. von Hautnerven, eine Information darüber gewonnen
werden, ob es dem Menschen – subjektiv – zu kalt
oder zu warm ist. Letzteres kann selbst durch Analyse des Zustandes
der Hautporen und/oder der anliegenden Nerven erfolgen. Somit eröffnet
sich die Möglichkeit, dass auch Dinge, die z. B. aufgrund
einer anderweitigen Beschäftigung des Nervensystems übersehen
bzw. in bestimmten Fällen verdrängt werden, doch
noch automatisch registriert werden. Diese gewonnenen Informationen
können z. B. bei der automatischen Steuerung der Maschine,
z. B. in einem Fahrerassistenzsystem, berücksichtigt werden.
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Eine
erfindungsgemäß gewonnene Fahrzeugsteuerung zu
der Wahrnehmung des Menschen und/oder zur Steuerung einer Maschine
kann auch lediglich als eine „Vorabentscheidung” zur
Steuerung mindestens eines Systems der Maschine verwendet werden.
Diese kann z. B. dazu dienen, dass die Maschine sich auf die Aufnahme
einer erwarteten – auch konventionell ausgeführten – Bedienaktion
oder Ausführung einer höchstwahrscheinlich folgenden
Aktion automatisch vorbereitet.
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Vorteilhaft
ist, dass somit eine Interpretation komplexer Wahrnehmungen bzw.
Bedienentscheidungen mittels einfach zu unterscheidender neuronaler
Impulse und/oder hormoneller Impulse und/oder Stoffwechselvorgänge
im Nervensystem des Menschen möglich ist. Außerdem
kann das erfindungsgemäße System die Steuerung
einer Maschine, insbesondere solche, die keiner Muskelbewegung bedarf,
mit einer erhöhten Zuverlässigkeit und/oder Geschwindigkeit
gegenüber dem Stand der Technik ermöglichen.
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Die
vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung bedient sich
technischer Mittel, die derzeit verfügbar oder realisierbar
sind, ist allerdings nicht auf diese beschränkt.
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Ferner
vorteilhaft ist es, alternativ oder zusätzlich die Information
aus weiteren Teilen des Informationssystems des Menschen zu erfassen
und diese entsprechend dem Funktionsprinzip der Erfindung zur Erfassung
der Wahrnehmung und/oder Bedienung einer Maschine zu nutzen. Insbesondere
ist es ist allgemein bekannt, dass sich die Information die der
aktuellen Verfassung und Emotionen eines Menschen sowie die dem
Menschen unbewusst bekannten Informationen, z. T. aber auch die
empfundenen Reize sich unter Anderem auch in seinem sogenannten
Biofeld widerspiegelt.
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Zum
Informationssystem des Menschen im Sinne dieser Erfindung zählt
auch die Information des Biofeldes des Menschen, insbesondere muskuläre und
organische Bioenergetik, das Informationsfeld des interzellulären
vegetativen Grundsystems und die Strahlungsfelder des Zentralnervensystems
sowie die Information, die durch die sogenannten Microtubuli-Zellen übertragen
wird.
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Die
Erfassung der Information aus dem menschlichen Biofeld und/oder
seine Veränderung, z. B. in Abhängigkeit von Reizen,
kann insbesondere mit den Methoden der Radionik oder Bioelektrografie und/oder
als Scanning mittels hochfrequenter Wechselströme hoher
Spannung im Nahbereich des Körpers, insbesondere als Scanning
elektrischer Entladungsströme, z. B. als Terminapunktscanning,
ausgestaltet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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