Situation Adaptation: Information Acquisition, Human Behavior and its Determining Abilities


Jipp, Meike


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URL: http://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/1909
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-19099
Dokumenttyp: Dissertation
Erscheinungsjahr: 2007
Verlag: Universität Mannheim
Gutachter: Wittmann, Werner W.
Datum der mündl. Prüfung: 16 April 2008
Sprache der Veröffentlichung: Englisch
Einrichtung: Fakultät für Sozialwissenschaften > Psychologie II (Wittmann)
Fachgebiet: 150 Psychologie
Normierte Schlagwörter (SWD): Mensch-Maschine-Kommunikation , Rollstuhlfahrer , Informationsaufnahme , Verhalten , Intelligenz , Motorik , Mensch-Maschine-Schnittstelle
Freie Schlagwörter (Deutsch): Mensch-Technik Interaktion , körperlich Behinderte , individuelle Unterschiede
Freie Schlagwörter (Englisch): human-automation interaction , human-technology interaction , special needs , individual differences , intelligence , motor abilities
Abstract: The goal of the dissertation was to acquire knowledge (1) about the way of how information in the environment is processed by an observer, (2) about the interaction between the processed information and the behavior of the observer, (3) about the role of the familiarity of the environment and (4) about the abilities determining the information acquisition and human behavior in environments, which novelty decreases. For this purpose, a theoretical basis was provided discussing a continuum of information acquisition starting from direct perception and ending with higher cognitive processes such as decision making and problem solving and a continuum of human behavior from exploratory, creative expressive behavior to direct activities, which no longer require information processing. Cognitive processes have been discussed underlying these continui, on which basis abilities of the human being and characteristics of the situation have been determined which were expected to influence the adaptation process, which is reflected by moving from the one end of the continuum requiring a high level of information processing to the other end. A study was conducted at the Evangelische Stiftung Volmarstein to test major assumptions underlying these theoretical assumptions. For this purpose, 16 physically disabled wheelchair users repeatedly executed unknown (gardening) tasks in for them unfamiliar environments. While executing these gardening tasks, their gaze behavior and their operations, actions, and activities were recorded. To test the influence of the individual differences on the adaptation process, the intelligence and the motor abilities of the participants were assessed on the basis of carefully selected tests. The hypotheses testing the cognitive processes proposed for situation adaptation for information acquisition and human behavior and testing the impact of the individual differences on the situation adaptation process have been analysed with general linear model analyses, polynomial tests and stability analyses. The results have first confirmed the theoretically discussed cognitive processes underlying the continui of information acquisition and human behavior: Initially, when being confronted with a new situation, a cognitive or internal representation of the environment is built, which enables mentally simulating different sets of actions to achieve the goal in question. For this purpose, proximal variables are perceived and exploratory behavior is executed by the human being. After having built this internal representation and after having tested different ways of achieving a goal, the information in the environment is specified, which points to an action to achieve the goal in a given situation. The gaze durations on this anchor are prolonged. On the behavioral side of the adaptation process, it is characterized by a clustering of operations to actions. When the situation is familiar, behavior and eye movements are aligned: Anticipatory behavior decreases, operation-independent gazes occur to update the internal representation, and operation-relevant gazes are executed to get feedback on the progress of the currently undertaken operation. The impact of the individual differences on the adaptation process has also been supported: The predictive validity of intelligence on the adaptation process has been demonstrated especially regarding the duration of the eye movements and the human behavior (i.e., average duration of operations); however, an influence on the actual course (e.g., the total number of gazes executed or the number of the task-related gazes) has not been revealed, except regarding the number of strategic changes performed. This number of strategic changes in human behavior is further influenced by the psychomotor abilities, which also determine the individual differences regarding the number and the duration of the operation-independent gazes. For all three effects, a theoretical, indirect effect has been proposed: It is for the participants with lower psychomotor abilities more important to determine the best solution of achieving the goal in comparison with the participants with greater ability levels. Further, the participants with greater psychomotor abilities have less time for executing (long) operation-independent gazes to update the internal representation, as they are expected to take place when the currently undertaken operation does no longer require the attention of the actor. On the basis of these results, conclusions regarding an assistance system for electrically powered wheelchairs have been drawn, which should – either on the basis of its user’s gaze behavior or on the past behavior – estimate the future intention of its user. These conclusions highlight the importance to consider individual differences in human-technology interaction and as such demonstrate that a close cooperation between the involved disciplines of engineering and psychology is necessary.
Übersetzter Titel: Situationsadaption: Informationsaufnahme, menschliches Verhalten und ihre determinierenden Fähigkeiten (Deutsch)
Übersetzung des Abstracts: Ziel dieser Dissertation war es, Wissen darüber zu generieren, wie ein Beobachter Informationen aus seiner Umgebung wahrnimmt und verarbeitet, wie diese wahrgenommenen und verarbeiteten Informationen mit seinem Verhalten interagieren, welche Rolle dabei der Bekanntheitsgrad der Umgebung spielt und welche individuellen Unterschiede diesen Prozess der Informationsaufnahme und menschlichem Verhalten in Umgebungen determinieren, deren Bekanntheitsgrad abnimmt. Hierfür wurden theoretische Grundlagen entwickelt, die zum einen ein Kontinuum der Informationsverarbeitung postulieren, das mit der direkten Wahrnehmung beginnt und mit höheren kognitiven Prozessen der Entscheidungsfindung und Problemlösung endet und zum anderen ein Kontinuum des menschlichen Verhaltens diskutiert, das mit explorativem, kreativem Verhalten beginnt und mit direkten Aktionen endet. Kognitive Prozesse, die den Übergang dieser verschiedenen Informationsverarbeitungsprozesse und Verhalten determinieren, wurden diskutiert und darauf aufbauend, Charakteristika der Person und der Situation definiert, die diesen Übergang bestimmen. Eine Studie wurde bei der Evangelischen Stiftung Volmarstein durchgeführt, um grundlegende Annahmen der ausgearbeiteten theoretischen Postulate zu überprüfen. Hierfür führten 16 körperbehinderte Rollstuhlfahrer wiederholt unbekannte Gärtnereiaufgaben in einer ihnen bisher unbekannten Umgebung durch. Währendessen wurde sowohl das Blickverhalten der Probanden als auch deren Operationen, Aktionen und Aktivitäten aufgezeichnet. Um die Bedeutung der individuellen Unterschiede testen zu können, wurden die Intelligenzen und die feinmotorischen Fähigkeiten der Probanden auf der Basis von sorgfältig ausgewählten Tests gemessen. Die Hypothesen, die zum einen die postulierten kognitiven Prozesse, testen sollten, die der Situationsadaption bzgl. der Informationsverarbeitung und des menschlichen Verhaltens unterliegen, und die zum anderen die Bedeutung der individuellen Unterschiede auf diese Situationsadaption empirisch überprüfen sollten, wurden mit allgemeinen linearen Modellen, polynomialen Tests und Stabilitätsanalysen überprüft. Zunächst bestätigen die Ergebnisse die theoretisch postulierten kognitiven Prozesse, die den Kontinui der Informationsverarbeitung und des menschlichen Verhaltens unterliegen: Wird man mit einer unbekannten Situation konfrontiert, wird eine interne Repräsentation der Umgebung aufgebaut, mit Hilfe derer man mental verschiedene Aktionen im Hinblick auf die Zielerreichung testen kann. Daher werden zunächst proximale Variablen wahrgenommen und exploratives Verhalten ausgeführt. Ist diese interne Repräsentation aufgebaut, werden Informationen spezifiziert, die zu erfolgreichen Aktionen zeigen. Die Blickdauern auf diese Informationen sind dann verlängert, da diese mehr Informationen transportieren. Auf der Verhaltensseite werden dann Operationen zu Aktionen zusammengefasst. Mit zunehmendem Bekanntheitsgrad der Situation läuft das menschliche Verhalten mit den Augenbewegungen immer stärker parallel: Vorausschauende Blicke nehmen ab, operationsunabhängige Blicke treten auf, um die interne Repräsentation zu aktualisieren und operationsabhängige Blicke werden ausgeführt, um Feedback bzgl. der gerade durchgeführten Operation zu erhalten. Ebenfalls bestätigt wurde der Einfluss der individuellen Unterschiede auf den Adaptionsprozess: Die prädiktive Validität der Intelligenz auf den Verlauf des Adaptionsprozesses wurde zum Beispiel insbesondere auf die Dauer von Augenbewegungen oder auch auf die Dauer von Operationen bestätigt. Nicht bestätigt hat sich jedoch ein Einfluss der Intelligenz auf den Verlauf der Blickbewegungen (z. Bsp. Anzahl der taskabhängigen Blicke). Eine Ausnahme ist allerdings die Anzahl von Strategiewechseln, die im Verhalten der Probanden zu beobachten sind, die sowohl von der Intelligenz als auch von den motorischen Fähigkeiten abhängen. Weiter beeinflussen die motorischen Fähigkeiten auch die Anzahl und die Dauer operationsunabhängiger Blicke. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurden Schlussfolgerungen bzgl. eines Assistenzsystems für elektrische Rollstühle gezogen, das zum einen auf der Basis des natürlichen Blickverhaltens seines Benutzers oder zum anderen auf der Basis des vergangenen Verhaltens, die zukünftige Intention des Rollstuhlfahrers möglichst genau schätzen soll. Diese Schlussfolgerungen demonstrieren die Bedeutung der individuellen Unterschiede im Bereich der Mensch-Technik Interaktionsforschung und zeigen, dass eine enge Kooperation der Disziplinen notwenig ist, um ein „mensch-zentriertes“ System zu erreichen. (Deutsch)
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Jipp, Meike (2007) Situation Adaptation: Information Acquisition, Human Behavior and its Determining Abilities. [Dissertation]
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