使用虚拟现实技术帮助自闭症青少年学习开车

宇航员和飞行员使用它们。卡车司机和一级方程式赛车手也是如此。

现在有一种虚拟现实模拟器专门设计来帮助青少年自闭症谱系障碍或者asd，学会如何开车。

据目前估计，美国每68个儿童中就有一个患有自闭症。它被认为是终身的诊断。这种障碍的性质和严重程度存在很大的个体差异，但它通常包括社交和沟通技能的障碍，并伴有僵硬、重复的行为。

因此，据估计，儿童自闭症谱系障碍的治疗每年将使国家医疗保健账单增加610亿美元，而成人治疗费用又将增加1750亿美元。

“在过去的15年里，对自闭症儿童的早期识别和早期治疗给予了如此重视，如此适当的重视，”专门研究自闭症的心理学家艾米·维特劳夫(Amy Weitlauf)说。“嗯，现在这些孩子中很多是青少年和成年人，所以我们已经开始努力为他们提供必要的支持，使他们成为独立的成年人。对很多人来说，开车是独立生活的关键技能之一。”

调查表明，约有30％的青少年有ASD驱动器或者想要开车。这就是Weitlauf是Vanderbilt University Center的助理教授的Weitlauf和ob体育开户网址Vanderbilt University肯尼迪中心的一部分，与Vanderbilt工程师团队合作，为ASD的个人开发特殊的自适应虚拟现实驾驶环境。她解释说，虽然ASD没有单一接受的ASD治疗，但越来越多的人会对个人化的行为和教育干预措施对这些个人及其家庭的生活产生积极影响。

有许多现成的驾驶模拟器可用，但没有内置于VadantBilt VR自适应驾驶干预架构（VADIA）中的功能。它不仅专门设计用于教授与ASD的基本规则的青少年，但Vadia还会收集有关他们对驾驶情况作出反应的独特方式的信息。这将允许系统改变具有不同难度的驾驶场景，以便为用户提供所需的培训，同时保持它们从事该过程。最终，它还可以帮助屏幕个体，其缺陷太严重无法安全地驱动。

“许多‘高功能’自闭症患者确实会开车，研究表明，当他们学习时，他们比其他初学者更容易犯某些类型的错误。所以如何训练它们非常重要，”机器人与自主系统实验室(Robotics and Autonomous Systems Lab)主任、机械工程教授尼兰詹·萨卡尔(Nilanjan Sarkar)说。他领导了这个项目，在网上发表的一篇文章中有详细描述交互式智能系统汇刊。

该研究装置包括一个汽车风格的斗式座椅、方向盘、刹车和油门踏板，前面是一个巨大的平板显示屏，显示屏位于一个高度可调的桌子上。屏幕正下方的黑匣子是一个眼球追踪器，用来追踪驾驶员正在看的地方。

参与者戴上一副带有电极的耳机电活动他们的大脑(EEG)被连接到一系列生理传感器上，这些传感器记录驾驶员的肌肉电活动(EMG)、心脏电活动(ECG)、皮肤电反应、血压、皮肤温度和呼吸。精细的监控可以让研究人员确定驾驶员是对模拟活动感兴趣还是感到无聊。

这个模拟器描绘了一个有四个不同区域的城市——市中心、住宅区、工业区和林区——被高速公路环绕着。它有四种基本的驾驶场景:转弯、合并、速度和法律。速度场景涉及那些要求司机改变他们的速度，如进入或离开学校区域，街道维护区域和改变张贴的速度限制。法律场景包括遵守交通标志，如停车和让路。

该软件包括许多可以改变以增加或减少所涉及的难度程度的因素。它可以改变驾驶员遇到的自主车辆的速度和侵略性。它可以各不相同天气状况从阳光明媚，阴云密布和多雨。它还可以改变制动踏板，气踏板和方向盘的响应能力，以模仿滑湿或干燥的路面的效果。

该系统的设计目的是在司机犯错时立即给予反馈。在基本的性能模式下，模拟器会在驾驶员出现超速或红灯未停等性能错误时做出反应。模拟停止，屏幕上会显示一条声音重复的文本信息，解释错误以及司机可以采取的纠正措施以避免错误。

在第二种模式下，模拟器不仅会对表现错误做出反应，还会在驾驶员没有注意到场景中的重要元素时做出反应，如停车标志、其他车辆和行人。这些物体被标记在计算机中，如果眼动仪判定驾驶员在研究人员认为足够的时间内没有看这些物体，模拟就会停止并发出一个解释性的错误信息。

“我们的初步结果之一是，青少年真的喜欢它，”Sarkar说。

“毫无疑问，这将是一个很好的驾驶教学助手，”16岁的患有阿斯伯格综合症的青少年布兰登·罗伯森(Brandon Roberson)证实，他参与了这项研究。他有学习驾照，想自己开车。“走出去，做我想做的事情，是我从未能做的事情，因为我还不会开车。”

初步研究患有13至18岁的青少年诊断为ASD已确认罗伯森的评估。参与者分为两组。在性能模式下测试了一半，并在凝视应急模式下测试了一半。经过六年，45分钟的课程，两组均显示出性能的改进。在测试结束时，他们正在更快地完成各个驾驶试验，并造成较少的错误。

萨卡尔说:“当然，我们必须证明，这些改进将延续到现实生活中，但我们有充分的理由认为它会实现。”

在第二项研究中，在提交给自闭症谱系障碍的研究，研究人员已经开始使用Vadia来确定与通常发展青少年的青少年与驾驶情况如何对驾驶情况做出反应的关键差异。

参与者包括14个年龄和性别匹配的青少年：七个通常发展青少年和七名诊断为ASD。参与者获得了一系列任务，旨在挑战他们对特定驾驶技能的挑战，并在执行它们时评估他们正在寻找的地方。这些因素分为三种不同的困难，这些因素如道路上的车辆数量，驾驶员攻击程度和模拟车辆的速度和不同的天气条件。

“我们发现，随着ASD的参与者经历了比典型的青少年更多的驾驶错误，”研究了Joshua Wade的研究伙伴们进行了研究。“他们对转向有关的任务有特别的问题，其中大部分涉及红绿灯。”当他进一步调查时，韦德确定了随着ASD的司机倾向于犯错误，当他们长时间望着光线时往往犯错误。

研究人员还发现，两组人的凝视模式存在显著差异。与典型的参与者相比，自闭症谱系障碍的参与者倾向于看得略高，略向右侧:这一发现与之前的研究结果一致。他们还发现，典型的参与者会花更多的时间盯着车前的道路和屏幕上方。

这些注视模式的差异，与其他研究发现的新手和经验丰富的司机之间的差异类似。我们还发现，患有ASD的司机倾向于把目光盯在不同的物体上，比如交通灯，时间比对照组长。这也与在新手和有经验的驾驶员之间所看到的差异是一致的。”韦德说。

工程师还测试了他们在受试者上放置的生物传感器的电池。他们运行的测试表明，他们可以衡量司机经历的敬意程度，精度约为80％。

这已经足够好了，所以研究人员可以开始让培训课程具有互动性。他们开发了144种不同难度的“试验”。他们正在对系统进行编程，因此，如果系统察觉到参与者具有较高的参与度，那么它就会增加下一次试验的难度，以防止他或她感到无聊。然而，如果参与者的参与程度开始下降，那么它就会选择一个更容易的试验，以防止他或她变得太沮丧。通过这种方式，他们希望优化每个人的体验。他们的初步测试表明，这种方法可以提高参与者的学习速度，但需要进一步的测试来证实这一结论。

“如果这种方法有效，它可以帮助大量拥有ASD的年轻人成为独立的，生产性成年人，同时大大降低了国家的医疗费用，”Sarkar说。

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