viernes

¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (VI) : Conclusiones



"Any sufficiently advanced technology is
indistinguishable from magic” 
Arthur C. Clarke

Ayer se celebró la conferencia de ISA de la que hablaba en el primer post de esta serie, en la que se presenté las tendencias que, en el ámbito del IHM/HMI, más afectan al control de procesos en la industria de alto riesgo. Antes de señalar algunas de las principales conclusiones y los comentarios realizados por los participantes, quiero agradecer la amabilidad, la sincera curiosidad e interés demostrado por los miembros de ISA, profesionales que representan a la mejor ingeniería de este país. Quiero dar las gracias en particular a Antonio Rodríguez Usallán, responsable de Sistemas de Control e Información Industrial en Air Liquide Iberica de Gases, S.A. y presidente de ISA España.

Conclusiones
  1. Las tendencias hacia la naturalización de la interacción entre seres humanos y máquinas son imparables. El diálogo se va a simplificar, lo que provocará una reducción de la carga de introducción de datos y en la múltiples formas de asistencia y ayuda que podrán ofrecer los sistemas avanzados de control. El buen interfaz parecerá que no existe, que no está, como los buenos traductores simultáneos.
  2. Es necesario entender que estos avances nunca serán posibles sin un profundo respeto por el conocimiento y la experiencia de operación que reside en los colectivos de operadores de control (panelistas, controladores, pilotos etc..). Este respeto se debe concretar integrando a estos operadores en los procesos de especificación, desarrollo, evaluación y validación de cualquier cambio tecnológico que afecte a las formas de operar el proceso. Y esto incluye a los cambios del IHM.
  3. No olvidar las enseñanzas del pasado, en especial los errores debidos a la euforia tecnológica que tanto daño ha hecho a la industria. Los cambios y las innovaciones deberán, a diferencia de otros ámbitos de consumo o entretenimiento, pasar por severas pruebas de rentabilidad, de seguridad, de fiabilidad. Las tendencias citadas sólo se harán realidad en la industria si demuestran que contribuyen a reducir los costes y esfuerzos de formación y entrenamiento de operadores, si ayudan a prevenir y minimizar los efectos del error humano, si reducen los tiempos y costes de paradas y puestas en marcha, si ayudan a diagnosticar los problemas operativos de forma precoz, etc... Si resultan, en definitiva, eficientes.
Para saber más...

AMALBERTI, R. (2009): La acción humana en los sistemas de alto riesgo, Madrid, Modus Laborandi.
CARRETERO N. y BERMEJO A.B. (2005):”Inteligencia ambiental”, Informe del Centro de Difusión de Tecnologías, Universidad Politécnica de Madrid, 61 pp.
CAUCHARD, F., EYROLLE H. , y CELLIER J.-M. (2006): “ Do Visual Signals Extend the Vertical Visual Span in Processing of Expository Text? A Gaze-Contingent Window Study” en ST&D Conference, July 13-14, 2006.
FOEHRENBACH S., WERNER A. K. nig, GERKEN J. ,REITERER H. (2009) “Tactile feedback enhanced hand gesture interaction at large, high-resolution displays” en Journal of Visual Languages and Computing 20, 341–351
HOLLNAGEL, E. (2009): Barreras y prevención de accidentes, Madrid, Modus Laborandi.
KIM G. J., SUNG H. H., HUICHUL Y., CHANGSEOK C. (2004):“Body-based interfaces”, Applied Ergonomics 35 (2004) 263–274.
NORMAN, D. (1990): La psicología de los objetos cotidianos, Madrid, Nerea
PERROW, Ch. (2009): Accidentes normales. Convivir con las tecnologías de alto riesgo, Madrid, Modus Laborandi
RASKIN, J. (2001): Diseño de sistemas interactivos. La importancia de nuestra relación con las computadoras, Mexico, Addison Wesley. 
REASON, J. (2010): La gestión de los grandes riesgos.Principios humanos y organizativos de la seguridad, Madrid, Modus Laborandi
SEBE N., LEW M.S., YUN Y., SUN I., COHEN, GEVERS, T. HUANG, T.S (2007). “Authentic facial expression analysis”, Image and Vision Computing 25, 1856–1863
VARONA J., JAUME-I-CAPÓ, A., GONZÁLEZ J. Gonzàlez, PERALES F. (2009). “Toward natural interaction through visual recognition of body gestures in real-time” en Interacting with Computers 21 (2009) 3–10.
WILSON, F.R. (2002): La mano, Barcelona, Tusquets

lunes

¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (V)

[Viene de ¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (IV)]


El cuarto y último problema sería: ¿Cómo se previene el efecto de los errores humanos con efectos catastróficos desde el HMI?¿Cómo se debe repartir el trabajo entre seres humanos y máquinas, qué debe hacer cada cual?. ¿Este reparto puede prevenir el efecto de los errores humanos con efectos catastróficos?


Los especialistas en Factores Humanos sabemos que un sistema no puede ser, al mismo tiempo, 100% seguro y 100% flexible. En teoría, un 100% de seguridad sólo se consigue con un 100% de rigidez, todo ello sin contar con los efectos perversos que sobre la seguridad puede tener la hiper-rigidez de los sistemas, como bien saben los expertos del mundo aeronáutico. La cuestión reside en saber "cuánta" flexibilidad se puede introducir en un sistema con las máximas garantías de seguridad. Al mismo tiempo, los sistemas de alto riesgo pretenden evitar la catástrofe mediante la puesta a punto de “barreras” técnicas, organizativas y procedimentales. Estas barreras, a su vez, buscan evitar o limitar los efectos de posibles errores humanos que puedan tener consecuencias catastróficas para la población, la instalación y el medioambiente. A pesar de todo, es raro el día en el que no se diagnostica un error humano como causa de la explosión e incendio de una fábrica, de un avión que se estrella, de una colisión ferroviaria o de la muerte de un paciente.

La formación y el entrenamiento, aunque resultan imprescindibles para operar un sistema complejo, no son suficientes para prevenir el error humano. Se trata de una cuestión de la máxima importancia, porque los sistemas de salvaguarda –ante el error significativo de un operador- no detectan todas las posible eventualidades, “sólo” intervienen en situaciones extremas y, en ciertos casos, pueden ser extremadamente dañinos con la producción. ¿Se avanza en el buen camino?


Cuarta tendencia: mejoras en la robustez y consistencia de los sistemas de advertencia y seguridad a los operadores, en la manera de gestionar los proyectos de desarrollo del IHM.


Quedaron atrás (o deberían hacerlo) los mensajes de advertencia y alarma que no explican ni ayudan a resolver los problemas:



Creo que se está haciendo un gran esfuerzo en este sentido, incluyendo a la mensajería en los programas de ayuda off-line y on-line de la propia aplicación. Estos mensajes han sido, durante muchos años, el caballo de batalla en las comisiones de investigación de accidentes severos. La respuesta la dan los propios operadores, cuando se les ha dado la oportunidad de explicarlo:

- “apareció el mensaje de alarma ¿por qué no lo atendió?”.

- “no se entienden o se olvida qué significan muchos mensajes y, cuando se produce una emergencia, no da tiempo a leerlos”

La tendencia a la simplicidad también se está extendiendo a este ámbito. Tanto como al de las alarmas visuales o acústicas: la racionalización se impone, también para que el sistema de alarma sea una ayuda real para la seguridad de operación y no un obstáculo para llevar el proceso a una situación segura.



Por otro lado, el camino que lleva a la prevención del error humano en los IHM no sólo se centra en la calidad de los mensajes o en la pertinencia de los sumarios de alarmas. Desde la catástrofe nuclear de Three Miles Island se ha impuesto un gran sensibilidad en la aplicación de estándares de diseño que persiguen sistemáticamente las incoherencias (las denominaciones y los códigos deben ser unívocos...), la homogeneidad (el sistema se comporta siempre de la misma manera, los datos se introducen siempre por la misma via...), el feedback inmediato (el sistema informa de lo que hace..).

Creo que este ámbito es, seguramente, el que más ha avanzado o puede avanzar sin esperar a grandes innovaciones tecnológicas, simplemente implementado en los proyectos de desarrollo del IHM una cierta sistemática apoyada en Guías de Estilo para prevenir el error humano en la interacción entre seres humanos y máquinas.

jueves

¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (IV)

[Viene de ¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (III)]

El tercer problema -y no el menos relevante- sería: ¿ayudan los IHMs a limitar la carga de trabajo ligada a la introducción de datos?¿Cómo articular una verdadera cooperación hombre-sistema, estableciendo una relación de confianza entre ambos?
En los últimos veinte años hemos visto aparecer sistemas avanzados de ayuda a la operación, que ofrecen a quien interactúa con el sistema informaciones, estrategias, presentaciones gráficas, advertencias y alarmas que, en teoría, permiten al operador identificar y diagnosticar problemas, así como las acciones que deben emprender para resolverlos. La otra cara de la moneda es que los sistemas, para “ayudar”, necesitan conocer las variables que afectan al proceso y, sobre todo, saber no sólo lo que hace el operador, sino sus intenciones, lo que quiere hacer.
A mi entender, se trata de una de las grandes paradojas a las que se enfrentan los sistemas avanzados de interacción. Los sistemas pueden ofrecer ayuda y salvaguarda, dar consejos y pistas, actuar de forma autónoma evitando o reduciendo la carga cognitiva del operador humanos... ¡pero deben saber quién es el operador que tienen delante (qué sabe, para qué está capacitado), qué hace (p.e., en el caso de un controlador aéreo, el controlador deber decir al sistema lo que ya le ha dicho al piloto) y qué quiere hacer (para ofrecerle asistencia preventiva o precoz sobre las consecuencias de lo que va a hacer)!.

Tercera tendencia: aparición de sistemas multimodales que reciben la información que necesitan con muy bajo coste de interacción para el operador, con tasas de fallo de interpretación cada vez menores, lo que hace cada vez más fiable la división del trabajo entre seres humanos y máquinas.
Esta tendencia es, con toda seguridad, la más característica del tiempo que nos ha tocado vivir. Son muchas las líneas de investigación y los productos que buscan minimizar este coste de interacción, con el horizonte de naturalizar la interacción hasta límites insospechados. En este amplísimo punto podemos reseñar desde las conocidas tecnologías de reconocimiento de la voz, a todo un grupo de investigaciones que ya se encuentran en un estado de difusión hacia los productos de gran consumo, como son las tecnologías de interacción táctil


Existen muchas razones para creer que estas formas de interacción táctil son la parada más inmediata en el largo camino de las tecnologías de interacción. No es gratuita la enorme aceptación que tienen estos sistemas táctiles de interacción ya que son coherentes con varios millones de años de evolución humana ligados al uso de las manos como herramienta.
Esto supone que prácticamente veremos desaparecer el ratón como dispositivo apuntador, ya que serán nuestros dedos los que mejor comuniquen nuestros actos y deseos a la máquina. Esto tampoco quiere decir que la mano no vaya a seguir conviviendo durante mucho tiempo con dispositivos que potencien su propia capacidad de interacción, pero pasarán a ser dispositivos auxiliares de la interacción táctil. La tecnología de interacción táctil produce una impresión real de reencuentro con la informática como una herramienta manual, lo que la hacer formar ya parte del bagaje de dispositivos que nos acompañan desde tiempo inmemorial, como el martillo o el cuchillo.


Otra línea de investigación muy prometedora y de la que empezamos a tener noticia son las tecnologías emocionales de interacción. El desafío es muy complejo, ya que se trata de que la máquina sea capaz de reconocer estados y deseos del humano con el que interactúa. Las tecnologías de reconocimiento “semántico” de la expresión verbal (velocidad, tono de voz), expresión facial  y gestual (junto con informaciones biológicas sobre temperatura del cuerpo, sudoración, actividad eléctrica del cerebro, frecuencia cardiaca o tensión arterial que acompañan a los llamados “tejidos inteligentes” podrán reconocer estados de ánimo del operador (al que puede “conocer” la máquina por sus identificadores biológicos, como su córnea o el iris de sus ojos y adoptar configuraciones de interacción acordes con dichos estados. En este ámbito, la industria del entretenimiento camina a pasos agigantados, para alegría no sólo de los más jóvenes, también (y sobre todo) de la población que sufre de algún tipo de discapacidad motora que dificulta una interacción convencional con el teclado y el ratón. 
Es notable el avance que este sentido propone toda una corriente de investigación conocida como “inteligencia ambiental”. Para que se me entienda, un entorno (incluidos sus interfaces) serán “inteligentes” si son capaces de adaptarse al usuario de dicho entorno.

Un ejemplo muy sencillo: mi cocina deberá “saber” o “detectar” que mi hijo de seis años está dentro de ella y prohibirá al horno que le deje encenderlo (y además dejará constancia y me informará de este intento por su parte). Sin embargo a mi sí que me permitirá hacerlo y además me ofrecerá la posibilidad de consultar un dispositivo visual en el que simulará en realidad aumentada, mediante un holograma en 3D, el aspecto que va a tener el plato que me dispongo a cocinar, o me sugerirá alternativas si no dispongo de alguno de los ingredientes (y me dirá si el supermercado más cercano dispone de ellos). 

Ni que decir tiene que todo esto ofrece posibilidades enormes para que los operadores de una instalación industrial puedan visitar la instalación sin ir a ella, obtener información de operación instantáneamente, detener un bomba simplemente con un gesto ante la pantalla, o introducir una temperatura o una velocidad señalando con un dedo mientras se ordena verbalmente el dato al sistema.

lunes

¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (III)

[Viene de ¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (II)]

El segundo problema que propongo abordar es el siguiente: ¿garantiza el IHM que el operador va a mantener el saber necesario para operar en todas las circunstancias el sistema de control?
Los procesos controlados, sean físico-químicos o médico-quirúrgicos, afecten bien a la producción de energía o a la supervisión de una red de transporte o un aeropuerto, son cada vez más estables y, afortunadamente, fiables. Podría decirse que los incidentes o accidentes severos son más graves pero más infrecuentes. Esto se debe, en parte, a que los operadores humanos que interactúan con los sistemas que gobiernan estos procesos lo hacen de forma razonablemente buena en situación normal (siempre que su formación y capacitación haya sido la adecuada, lo que no es siempre el caso). En cambio, no se puede decir lo mismo de la forma de operarlos cuando se producen perturbaciones o derivas, ya que deben diagnosticar e interactuar con parámetros que se usan con poca frecuencia.
Cada vez es más difícil aprender y enseñar a utilizar todas las posibilidades que ofrecen los sistemas avanzados de control, tanto como seleccionar a los operadores más adecuados para operar el sistema en todas sus posibles situaciones o configuraciones. Desgraciadamente, si la formación no es la adecuada y la selección de los operadores no garantiza ciertos conocimientos profundos de las variables que afectan al proceso, el IHM no solventará estas carencias. Pero incluso si se dispone de los mejores operadores, los más expertos y los mejores formados, éstos tenderán a olvidar lo que no usan con frecuencia. Esto no quiere decir que esté completamente olvidado, sino que el conocimiento no estará disponible tan rápido como lo exige el proceso para evitar una caída del sistema, un incidente o un accidente

Chernobyl

Segunda tendencia: aparición de HMIs de simulación, documentación off-line y on-line, dispositivos pedagógicos de aprendizaje y mantenimiento del saber. 

Es bien sabido que los antiguos sistemas de control, que operaban procesos o instalaciones menos complejas o sofisticadas, presentaban incidencias frecuentes que enseñaban y entrenaban a los operadores. Y esto ha cambiado mucho.

No es este el lugar para abordar la problemática de enseñanza y entrenamiento de los operadores de los sistemas de control (un gran tema, como ya he indicado), pero sí podemos decir que las interfaces actuales tienden a incluir sistemas de ayuda inteligentes, que pueden detectar una operación incorrecta recurrente y ofrecer informaciones o pistas que orienten al operador hacia una práctica más adaptada a los objetivos que persigue. 
Los sistemas deben tratar a sus operadores como clientes, en el sentido de que deben ayudarle a optimizar el uso de los dispositivos, ofrecerles medios para mejorar su conocimiento de operación y mantenerles informados de las novedades funcionales. Ya no es extraño que ciertas compañías ofrezcan newletters dirigidas personalmente a los operadores de su cliente, en las que se encamina hacia páginas web donde pueden encontrarse recursos pedagógicos para sacar el mejor partido del sistema, como textos y videos con ejemplos prácticos de operación, atajos, consejos, análisis de experiencias operativas o de uso.

En esta misma línea, en ciertos sectores se han hecho grandes avances para desarrollar sistemas capaces de operar un proceso, una red o una instalación y, en paralelo, ofrecer sistemas de simulación realistas que, en un escenario adecuado, faciliten el aprendizaje y el entrenamiento necesarios para garantizar una operación eficiente y segura.

Unidad de Control de Sector (UCS), posición de simulación del Sistema SACTA Aena-Indra, 
construida con requisitos de ergonomía y FFHH preparados por Ergotec

[continúa en ¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (IV)]

viernes

¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (II)




El primer problema que quiero presentar es el siguiente
Dada la evolución tecnológica y las grandes prestaciones informativas que actualmente acompañan a los sistemas de control, los operadores humanos se ven obligados a manejar cantidades ingentes de datos, soportados en interfaces que cuesta aprender y operar, ya que ofrecen múltiples posibilidades funcionales. ¿Hacia dónde se dirigen los IHM en materia de “cantidad” de información presentada?  Existe una creencia muy extendida en la industria, por la que la abundancia de información sería un valor del IHM, ya que facilitaría el diagnóstico de los problemas y ofrecería múltiples vías para resolverlo, permitiría al operador encontrar su propio camino para interactuar con el sistema, etc.. Sin embargo, las cosas no son así, al menos para nosotros los ergónomos. 


Primera tendencia: la simplicidad. 

La simplicidad de un interfaz es una tendencia que comienza a generalizarse en los dispositivos que acompañan nuestra vida cotidiana, del mismo modo que en tiempos pasados el mundo del diseño y la arquitectura adoptó el slogan more is less.

Los teléfonos son un ejemplo tan válido como los aparatos de TV o sus dispositivos de registro (¿quién no recuerda la aventura de programar un video analógico VHS?). Los sistemas operativos de la informática de consumo y sus principales aplicaciones se orientan hacia la simplicidad. ¿Se trata de un moda? No lo creo, es una tendencia que viene para quedarse, como así lo certifican todos los especialistas, los organismos de normalización (ver ISO 9241 y el abordaje que hace de la utilizabilidad) o las asociaciones industriales que persiguen construir estándares eficientes y seguros de interacción, como la ASM (Abnormal Situation Management).

La tendencia a simplificar, a reforzar la homogeneidad de la información presentada y la manera de acceder a ella es coherente con la forma que tiene el ser humano de tratar al información: cuando el operador tiene ante sí mucha información tiende a jerarquizarla, a buscar atajos, a relegar aquella que no le resulta inmediatamente útil. La mayor parte de la gente busca y valora (y por tanto compra) dispositivos que se aprendan con facilidad, que no pidan que se memoricen muchos datos o que exijan leer un gran manual, que no obliguen a hacer muchas cosas para alcanzar un objetivo frecuente o crítico. Como la mayoría de los dispositivos no suelen ofrecer esto, sino más bien todo lo contrario, los usuarios (y los operadores de los sistemas industriales de control) tienden a infrautilizarlos.

Además, están las limitaciones neurofisiológicas de nuestra visión para apoyar el argumento de la simplicidad: por ejemplo, se sabe que el campo visual operativo "sólo" barre simultáneamente unos 15º, a través de la área central y lo hace filtrando información, no escaneándola. Por consiguiente, en el mundo industrial se equivocan los que ofrecen interfaces gráficas muy abigarradas y no jerarquizadas, por muy grandes que sean las pantallas (no pocos confunden la dimensión de la superficie de presentación de la información con un supuesto aumento de la capacidad para explorar los datos que contienen). Dicho sea de paso, soy especialmente reacio a esas interfaces que, por horror vacui, incluyen opciones decorativas (¿es necesario incluir las tuercas de una válvula en su representación gráfica?), tampoco iconos o colores que no tienen ningún significado operativo. 

¿Quiere esto decir que no deben existir interfaces complejos? No, simplemente que un sistema complejo puede disponer de un interfaz complejo pero que, necesariamente busque la simplicidad, prescinda de lo accesorio, esconda en segundo plano lo que no requiere una atención inmediata. Puede parecer una perogrullada, pero es necesario concebir el IHM para quien tiene que operarlo...

jueves

¿Hacia dónde se dirige la interacción hombre-máquina? (I)

La sección española de ISA (International Society of Automation) me ha invitado a presentar mis puntos de vista sobre las nuevas tendencias en materia de interfaces hombre-máquina (Human Machine Interface, HMI) en su Conferencia Anual 2010. Como es natural, me siento muy honrado y, al mismo tiempo, inquieto, por la complejidad del desafío que los ingenieros en automatización me lanzan.

En los últimos años se han producido cambios revolucionarios en nuestra manera de relacionarnos con las máquinas y no es imprudente creer que aún se van a producir muchos, incluso a un ritmo mucho más acelerado. La industria del entretenimiento y de la de telefonía han revolucionado nuestra manera de viajar, de leer y escribir, de informarnos, de transmitir información o comunicarnos. De hecho, se está produciendo una transferencia del ámbito tecnológico del entretenimiento y la informática doméstica al de la industria en materia de HMI, un curioso fenómeno que no se había producido hasta ahora, ya que el sentido de transferencia había sido tradicionalmente en el sentido contrario.


Sin embargo voy a apuntar cuestiones que afectan casi en exclusiva a los HMIs industriales. No pretendo escribir sobre las innovaciones más relevantes que se han producido en este ámbito, más bien voy a presentar en los próximos post ciertos problemas transversales que aquejan a la operación de los entornos complejos y dinámicos para analizar, después, si las tendencias en materia de interacción entre seres humanos y máquinas están dando respuesta a estos problemas.

Lo que voy a presentar tiene una vocación eminentemente práctica, fruto de mi experiencia sobre el terreno...

martes

El papel del ser humano en la seguridad del sistema


Siento no poder escribir tanto como quisiera en La Ergoteca. Ergotec y Modus Laborandi me roban todo el tiempo del que dispongo para realizar actividades tan innovadoras como la concepción, junto con ingenieros y diseñadores, de procedimientos y manuales de operación que hagan más segura y eficiente la actividad en sistemas complejos.
Como bien saben quienes siguen nuestro trabajo, estamos sacando adelante la publicación de las obras más importantes de James Reason. Durante el proceso de edición e impresión del último libro que hemos publicado de este autor, La gestión de los grandes riesgos. Principios humanos y organizativos de la seguridad, tuve la oportunidad escuchar un programa muy interesante en Radio Nacional de España:

Accidentes aéreos: el tributo por la seguridad (Documentos RNE)



Es este programa, que sin duda recomiendo escuchar, se describen algunas de las catástrofes aeronáuticas mas relevantes de las últimas décadas (es especialmente detallada la del Spanair en Barajas) y cómo estas catástrofes han reorientado los criterios en los que se apoya la seguridad del sistema aeronaútico (construcción, operación aeroportuaria, control aéreo, organización de las actividades en la cabina...).

Sin embargo hay una aproximación de fondo a la cuestión que, como especialista en Factor Humano, me ha sorprendido escuchar: según varios de los especialistas consultados en el programa, las catástrofes tendrían su causa más profunda en el elemento menos seguro y fiable del sistema, a saber, el ser humano (en particular, pilotos y controladores). En algún momento se llega a afirmar que el sistema aeronaútico es más seguro porque, "afortunadamente", se está automatizando cada vez más y, por tanto, va desapareciendo la mano humana ("conseguir sacar al ser humano del bucle de control", se dice).
Rechazo con firmeza esta aproximación al problema. Como sabemos en nuestra profesión, el ser humano es un agente de fiabilidad que falla. De este modo, se trata de que el sistema potencie esos elementos creadores de fiabilidad y que facilite al operador la posibilidad de que detecte sus propios errores, los corrija o que, en todo caso, minimice sus consecuencias. La historia de la aviación (también la de los hospitales o la de las industrias de alto riesgo) están llenos de "actos heroícos" protagonizados por operadores que han asumido la seguridad del sistema, de los pasajeros o de los pacientes: me hubiera gustado escuchar cuál es la opinión de los especialistas del programa sobre el papel del comandante Sullenburger cuando "amerizó" en el río Hudson su Airbus 320, salvando con ello a todo el pasaje.