研究衡量人类对道路危险的反应速度

想象一下,你坐在一辆自动驾驶汽车的驾驶座上,沿着高速公路行驶,低头盯着你的智能手机。突然,汽车发现一头驼鹿从树林里冲出来,提醒你开车。一旦你回头看路,你需要多少时间才能安全地避免碰撞?

麻省理工学院的研究人员在一项新的研究中发现了一个答案,该研究表明,人类只需看一眼路,就能在390到600毫秒的时间内探测到道路危险并做出反应——年轻司机探测危险的速度几乎是年长司机的两倍。这一发现可以帮助自动驾驶汽车的开发人员确保人们有足够的时间安全地进行控制,避免意外的危险。

之前的研究考察了人们在关注道路并在视频中积极寻找危险时的危险反应时间。在最近发表在《实验心理学杂志:综合》(Journal of Experimental Psychology: General)上的一项新研究中,研究人员考察了司机只要回头看看道路,就能多快地识别出道路危险。对于即将到来的半自动化汽车时代,这是一个更为现实的场景。半自动化汽车需要人工干预,在面临迫在眉睫的危险时,可能会出人意料地将控制权交给人类驾驶员。

研究报告的主要撰写人、计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的博士后本杰明•沃尔夫(Benjamin Wolfe)说:“你把目光从路上移开,当你回头看时,你第一眼根本不知道周围发生了什么。”“我们想知道,你要花多长时间才能说,‘一头驼鹿正在走到那边的路上,如果我不做点什么,我就要用驼鹿来对付它。’”

在他们的研究中,研究人员建立了一个独特的数据集,包括YouTube的视频dashcam司机应对道路危险,如对象脱落卡车床,麋鹿跑到路上,载重推翻过去,和床单的冰飞汽车屋顶——和其他视频没有道路危险。参与者在空白屏幕之间看到了视频的瞬间片段。在一项测试中,他们指出是否在视频中发现了危险。在另一项测试中,他们指出,为了避免危险,他们会向左还是向右转弯。

结果表明,年轻司机在这两项任务上都更快:年龄较大的司机(55岁至69岁)需要403毫秒来检测视频中的危险,而选择如何避免危险则需要605毫秒。年轻的驾驶员(20到25岁)只需要220毫秒就可以检测到,388毫秒就可以选择。

沃尔夫说,年龄结果很重要。当自动驾驶汽车准备上路时,它们很可能会很贵。“谁更有可能购买昂贵的汽车?”他说。“如果你根据年轻司机的反应时间来建立一个自动驾驶系统,这并不能反映年长司机需要的时间。在这种情况下,你建立的系统对老司机来说是不安全的。”

和沃尔夫一起发表论文的有:麻省理工学院老年实验室的博比·塞佩特、布鲁斯·梅勒、布莱恩·雷默,以及大脑与认知科学和CSAIL学院的露丝·罗森霍尔兹。

玩“史上最烂的电子游戏”

在这项研究中,49名参与者坐在一个大屏幕前,这个屏幕与驾驶员的视角和观看距离非常匹配,他们在每次测试中观看了200个来自道路危险刺激数据集的视频。研究人员给他们一个玩具轮、刹车和油门踏板,以指示他们的反应。沃尔夫说:“这是有史以来最糟糕的电子游戏。

该数据集包括约500个8秒的行车记录仪视频,记录了各种路况和环境。大约一半的视频包含导致碰撞或近碰撞的事件。另外一半人则试图与上述每一种驾驶条件都保持密切匹配,但没有任何危险。每个视频都有两个临界点:当危险变得明显时的帧,以及驾驶员反应的第一帧,如刹车或急转弯。

在每个视频之前,参与者都被展示了一个瞬间的白噪声面具。当这个面具消失后,参与者会看到一段随机的视频片段,其中包含或不包含迫在眉睫的危险。视频之后,另一个面具出现了。紧接着,参与者如果看到危险就踩刹车,如果没有看到危险就踩油门。然后在黑屏上又出现了一秒的停顿,然后下一个蒙版出现了。

当参与者开始实验时,他们看到的第一个视频被播放750毫秒。但在每次测试中,持续时间会根据参与者的反应而改变。如果一个参与者对一个视频的反应不正确,下一个视频的持续时间会稍微延长。如果他们的回答正确,它就会缩短。最后,持续时间从一帧(33毫秒)到一秒不等。“如果他们做错了,我们假设他们没有足够的信息,所以我们做了一个更长的视频。如果他们做对了,我们假设他们可以用更少的信息,所以让它更短,”沃尔夫说。

第二个任务使用相同的设置来记录参与者对危险做出反应的速度。为此,研究人员使用了一组他们知道答案是向左或向右转的视频。视频停止,蒙版出现在司机开始反应的第一帧。然后,参与者们将方向盘向左或向右转动,以指示他们的方向。

“光说‘我知道有东西掉到我车道上的路上了’是不够的。沃尔夫说:“你要明白,车的右肩和旁边车道上有一辆车我无法加速,因为我可能会撞车。”

需要更多的时间

麻省理工学院的研究没有记录人们从手机上抬起头或转动方向盘实际需要多长时间。相反,它显示,人们只需要600毫秒就能检测到危险并做出反应,而不需要了解环境的上下文。

沃尔夫认为,这对自动驾驶汽车来说是令人担忧的,因为它们可能没有给人类足够的时间做出反应,尤其是在恐慌的情况下。例如,其他研究发现,正常驾驶的人,眼睛盯着路面,从最初的检测开始,大约需要1.5秒的时间来避免道路上的危险。

沃尔夫说,无人驾驶汽车已经需要几百毫秒的时间来提醒司机注意危险。“这已经消耗了1.5秒,”他说。“如果你从手机上抬起头来,你的眼睛和头部可能需要额外的几百毫秒来移动。这甚至没有时间来重新控制和刹车或转向。然后,情况开始变得非常令人担忧。”

接下来,研究人员正在研究周边视觉在探测危险方面的作用。参与者将被要求盯着屏幕的空白部分——指示智能手机可能被安装在挡风玻璃上的位置——当他们注意到道路危险时,同样要踩刹车。

这项研究部分由丰田研究所(Toyota Research Institute)赞助。 

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:http://news.mit.edu/2019/how-fast-humans-react-car-hazards-0807

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