martes, 14 de marzo de 2017

Sistemas de alerta: la TDS o Teoría de la Detección de Señales


Recuerdo haber estudiado mucho a Fechner, su concepto de umbral sensorial y todo lo relativo a la psicofísica en la facultad de Psicología. La psicofísica es la rama de la psicología que se dedica al estudio de la relación entre estímulos físicos y las reacciones psicológicas que estos producen en un sujeto. Una de las teorías psicofísicas que por aquel entonces me gustaban más era la teoría de detección de señales (TDS).

Esta teoría se estableció en el ámbito de la ingeniería, en relación con la detección de señales electromagnéticas en presencia de ruido e intentaba describir formalmente la capacidad que tiene un organismo para reconocer un estímulo y emitir una respuesta con base a él. En su día siempre me interesó el tema y más adelante, lo que entonces era pura teoría, pude verla aplicada en la vida real al trabajar en aviación. Por ejemplo, un aspecto muy importante en el diseño de sistemas de alerta es la detección de la señal. La teoría de detección de señales, revisada en Psicología, es aplicable en cualquier situación en la que haya dificultades para discriminar entre los dos estados, la señal (S) y el ruido (SR). Este es el caso típico de controladores y pilotos. De hecho la TDS se desarrolló partiendo de los operadores de radar.

Las señales deben ser detectadas por el operador y en el proceso se producen dos categorías de respuesta: (se detectó una señal) y No (no se detectó). La combinación de los dos estados y dos categorías de respuesta produce una matriz 2x2 (ver figura debajo). La matriz genera cuatro clases de eventos conjuntos, aciertos (AC), fallos u omisiones (OM), falsas alarmas (FA) y rechazos correctos (RC).

Figura: Los cuatro resultados de la TDS

Con un comportamiento humano perfecto y la gran capacidad de un sistema de alerta bién diseñado sólo habría aciertos y rechazos correctos. Sin embargo, puesto que ni los seres humanos ni los sistemas de aviso son perfectos, se producen falsas alarmas y errores u omisiones.

Normalmente hay datos en las cuatro casillas o celdas cuando se efectúa una investigación en TDS. Los valores de cada celda se expresan como probabilidades, dividiendo el número de ocurrencias en una celda por el número total de ocurrencias en una columna. Así, si se presentaron 25 señales y hubo 10 hits y 15 fallos, la probabilidad sería P (acierto) = 10/25 = 0,40. Esto nos daría la medida de cuan bueno es el operador, pero la cosa no es tan sencilla, pues también hay factores psicológicos que influyen en el comportamiento del operador al detectar una señal. Las diferencias personales son muy grandes, y por ello los criterios de respuesta son muy variables. De manera que varios sujetos pueden tener la misma sensibilidad y diferir sólo en el criterio de decisión de la respuesta.

Por ejemplo, si los sensores de un sistema de radar de alerta suministraran falsas alarmas de vez en cuando, esto afectaría a los operadores del radar, que ya no confiarían plenamente en el sistema. Lo mismo ocurriría en un avión con un sistema de alerta para la tripulación, como el EICAS (engine-indicating and crew-alerting system). Si el operador o el piloto no confía en el sistema, el cumplimiento o la ejecución inmediata de un aviso (WARNING) disminuirá. 

El comportamiento del operador también se ve afectado cuando éste confía demasiado en el sistema. Es el claro ejemplo de lo que llamamos en aviación "automation complacency" en aviones ampliamente automatizados para hacer énfasis en el error del piloto al poner confianza extrema y desmesurada en estos sistemas de por sí muy bajos en fallos. Otro ejemplo es cuando un piloto militar utiliza continuamente un sistema de visión nocturna y aumenta su velocidad en maniobras extremas hasta el límite donde el efecto de seguridad del sistema de aviso desaparece debido a la mayor velocidad y riesgo.

La probabilidad de la señal es otro factor que influye en la detección de la señal. Si es más probable que ocurra una señal, es más probable que el operador responda de manera correcta. Por ejemplo, si el tráfico es muy denso en la pista de rodadura de un gran aeropuerto internacional, aumentando la probabilidad de colisión con otro avión, es más probable que el piloto aplique los frenos que si el aeropuerto es secundario o está medio vacío.

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