转弯前的提示和自动驾驶中的“烧脑”任务,真能治晕车吗?
你是否有过这样的体验?坐别人的车容易晕车,但自己来开就不会这样?这是因为司机能够保持对车辆的控制,从而比乘客更能为即将到来的运动做好身体准备。
想象一下,当自动驾驶真正普及,我们在车里不再需要握方向盘,可以尽情刷剧、看书或办公。但现实很骨感:由于不看路,乘客极易晕车。
那么是否有方法可以缓解这种症状呢?本研究探讨了听觉提示和认知负荷在缓解晕动症中的潜在作用。
引言
本研究的理论基础主要建立在感觉冲突理论 (Sensory Conflict Theory) 之上:当人体前庭系统感知的物理运动与视觉系统接收到的信息产生偏差时,就会引发晕动症 。
基于上述理论,研究者试图通过两种途径来干预晕动症:
①通过空间化听觉提示为乘客提供运动预期。
②通过非驾驶任务(NDRT)引发认知分心,从而转移个体对感觉冲突的注意力 。
研究提出了以下三个假设:
H1:与无提示相比,提供预期听觉提示将显著降低晕动症程度 。
H2:与简单 NDRT 相比,困难 NDRT将导致更低的晕动症评分 。
H3:由于困难任务更能缓解晕动症,被试在困难任务中的表现将优于简单任务 。
实验方法
被试
共招募 31 名被试(21男,10女),平均年龄 23.2 岁。
实验设备和路线
使用具有四个自由度的 Nervtech 运动驾驶模拟器。被试体验一段时长 20 分钟的 SAE L5 级自动驾驶路线,该路线包含频繁的横向和纵向加速度,已被证实能有效诱发晕动症 。
驾驶路线
研究方法
实验设计:
2(听觉提示:有 vs. 无)× 2(NDRT难度:简单 vs. 困难)被试内设计
自变量:
①预期听觉提示:在车辆产生横向加速度(转弯)前 3 秒,通过左右声道的扬声器播放空间化非语音提示音 。
②NDRT:采用视觉搜索任务。被试需在 20×19 的字母矩阵中找出所有的 'bd' 组合并口头报告 。
困难任务中字母极易混淆;而简单任务中字母附加了圆点作为视觉辅助。
困难任务
简单任务
因变量:
①主观量表:每分钟记录的快速晕动症(FMS)量表 、前后测的晕动症评估问卷(MSAQ)、NASA-TLX工作负载量表。
②客观生理指标:心率变异性 HRV、皮肤温度 。
实验结果
晕动症评分
FMS 和 MSAQ 总分显示,听觉提示和任务难度均未产生显著的主效应 。晕动感随时间推移显著增加(第 9-20 分钟明显高于第 1 分钟) 。
四个条件随时间的平均 FMS 得分
四个条件的前后 MSAQ 总分的平均值
任务表现
简单任务的表现优于困难任务(存在天花板效应)。
平均 NDRT 表现得分
工作负载
困难任务产生的整体工作负荷、时间需求和努力程度显著高于简单任务。
生理指标
心率变异性和皮肤温度均仅存在显著的时间主效应,但提示和任务难度无显著影响。
平均HRV
平均皮肤温度
讨论与启示
虽然假设未被直接证实,但本研究对工程心理学界在自动驾驶设计方面提出了深远的启示。
内化机制与习惯化
为什么听觉提示未能发挥作用?作者指出,这可能是因为本实验采用了比以往研究更剧烈且更符合现实的驾驶条件,增加了预测运动的难度 。由于缺乏训练,被试未能将抽象的听觉提示与真实的物理运动建立起充分的内化关联 。此外,被试的定性反馈也显示他们对提示音产生了习惯化。这表明,未来的多通道界面设计必须考虑用户的学习成本,建立强关联性的线索映射。
认知分心效应
尽管 NASA-TLX 数据证实了困难任务确实引发了更高的脑力负荷 ,但总体晕动症水平在两种难度下并无显著差异 。作者利用“认知分心效应”模型解释了这一点:在自动驾驶中,参与任何形式的认知任务都会产生分心作用,转移被试对感觉冲突的注意力,而这种效应在不同难度任务中可能达到了相似的水平。
任务设计的局限性
简单 NDRT 出现了天花板效应,而困难任务又由于过度复杂导致参与者无法获得高准确率,这使得研究者很难通过绩效指标来准确衡量认知分心带来的效应 。模拟器的运动限制以及样本中晕动病程度相对较低也可能影响了结果。
未来的研究应考虑使用更真实的驾驶条件、优化听觉提示设计,并引入更符合乘客日常习惯的简单任务进行测试。
总结
本研究通过严谨的模拟驾驶实验证实,在高度动态的环境中,单纯依赖短期的听觉预期提示或提升非驾驶任务的认知负荷,并不能直接成为缓解晕动症的有效手段 。自动驾驶舱内的工程心理学设计,仍需要在“环境感知补偿”与“注意力分配”之间寻找更科学的平衡点。
END
参考文献
Dam, A., & Jeon, M. (2026). Effects of anticipatory auditory cues and non-driving related tasks on motion sickness in automated vehicles. Applied Ergonomics, 135, 104748.
ZJUpsy@吴楚颖供稿