Multi-Attribute Task Battery (MATB) —— 多任务处理组实验和数据处理

最新推荐文章于 2025-05-21 16:12:18 发布

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多属性任务组(The multi-attribute task battery, MATB)是由NASA开发的模拟航空任务，包括言语通讯、仪表监控，资源管理以及目标追踪任务，由于具有高实验控制性而被广泛用于实验室环境下个体操作绩效与负荷的研究中。MATB由一组代表飞机驾驶任务的任务组成。它特别用于研究自动化对决策、精神负荷和警惕性的影响。

多属性任务组（MATB）首先作为NASA技术备忘录（Comstock&Arnegard，1992）提出，它包含一组交互式任务，代表飞机驾驶期间执行的任务。它是在NASA艾姆斯研究中心设计的，作为更一般的软件开发项目的一部分，在工作量/性能模拟（Window/PANES；King、Keifer和Hart，1989）、飞行任务模拟和反应效率战略控制（SCORE；Hancock和Winge，1988）之后，用于分析战略行为的任务组（另见Arnegard，1991）。MATB连贯地将现实生活中的驾驶任务简化为允许所需实验控制水平的格式。它要求参与者在电脑屏幕上同时完成四项任务。这些任务包括（1）监测任务，（2）跟踪任务，（3）听觉通信任务和（4）资源管理任务。显示屏还包含一个（5）调度视图，显示传入任务事件的图表（见图）。

MATB提供了一种稳健的方法来研究各种参数（例如，自动化、优先级、指令等）对参与者多任务行为的影响，如他/她的决策、绩效水平、视觉行为、心理负荷等。此外，减少的现实性质允许研究人员设计实验，即使参与者之前没有飞机经验也可以使用。这很可能解释了为什么自第一次发表以来，MATB无疑已成为人类因素研究人员使用的最稳固的微世界之一。截至2018年4月，谷歌学者对排除专利和引用的国际书籍、期刊和会议记录进行了搜索，结果显示有681篇参考文献。有趣的是，检索到的MATB参考文献数量自1990年以来一直在增长，1990年代有86篇，2000年代有231篇，2010年以来超过360篇。因此，尽管MATB已经有近30年的历史，但它仍然为科学研究人员提供重要支持。

多属性任务组的演示

MATB要求参与者同时执行分布在屏幕上的四项任务。系统监视任务显示在环境的左上角。补偿跟踪任务位于顶部中心。听觉交流任务的交互部分位于左下角。资源管理任务位于屏幕的底部中心和右下角。最后，任务组在屏幕右上角还包含一个调度视图，显示传入事件的图表，但不需要参与者的任何干预。

任务介绍

跟踪任务

假设跟踪任务复制驾驶飞机时固有的连续补偿动作。参与者必须将光标放在一个矩形目标区域内，该区域位于刻度尺的中心。光标移动遵循与X轴和Y轴正弦波之和对应的强制函数。因此，光标路径类似于李萨如曲线，看起来是随机的，但实际上在参与者之间完全相同，无论他们的动作如何。每当光标离开目标区域时，它将变为红色。

此任务可以在手动或自动模式下处理。相应的标签显示在任务的右下角。在手动模式（“手动”标签）下，参与者必须使用操纵杆将光标保持在目标区域。在自动模式（“自动打开”标签）下，通过将光标移回目标区域自动补偿光标移动。通常，此任务在手动和自动阶段之间交替执行。这些不同的阶段可以显示在计划视图中。

跟踪任务的性能通常计算为光标在不同时间点上相对于中心点的均方根（RMS）偏差。例如，在Molloy和Parasuraman（1996）中，平均均方根值是在1秒的时间内计算的。但是，根据给出的说明，性能也可以被视为在目标区域花费的时间比例。

通讯任务

通讯任务代表飞行员与空中交通管制员（ATC）的互动，ATC可能要求更改无线电频率。参与者会收到自己的呼号（如“GB54”），并拥有四个调谐到特定频率的无线频道（“COM 1”、“COM 2”、“COM 3”和“COM 4”）。在实验者定义的各种启动中，以以下形式提供听觉指令：“{call sign}{call sign}，将你的{radio}无线电调谐到频率{frequency}”，例如“GB5-4，GB5-4，将你的com-1无线电调谐到频率1-3-0.5。”

然而，正如自然环境中的情况一样，并非所有的听觉指令都是相关的，每个参与者都必须忽略任何不是以他/她自己的呼号开始的指令。因此，当指令以分散注意力的呼号（例如，“FR32”而不是“GB54”）开始时，参与者无需作出响应。如果呼号相关，参与者必须尽快准确地执行指示。为此，他们必须使用键盘上的“向上/向下”箭头键选择正确的收音机频道，并使用“左/右”键降低/增加所选收音机的频率。然后，参与者必须按返回键来验证他们的响应，并且通常根据响应的准确性和响应时间来评估他们的表现。在任何时候，所选收音机都被小三角形包围，表示可能的操作，即选择(▲▼) 或调整(◂ ▸) 收音机。

资源管理任务

资源管理任务采用飞机燃油系统的图表表示形式。该任务由一组六个矩形油箱组成，其中两个以恒定速度（800单位/分钟）耗尽。油箱之间有多个泵，可以以固定的特定速率（例如，600单位/分钟）将燃油从一个油箱输送到另一个油箱。参与者的任务是通过相应的numpad键（从1到8）打开和关闭八个可用泵，将两个消耗油箱保持在2500的燃油油位。

重要的是，其中两个供应罐的最大容量为2000个单元（储罐C和D），另外两个储罐的容量不受限制，因此不能为空（储罐E和F）。参与者必须记住，每个泵都有特定的传输速率。这些流速显示在任务右侧，并且仅显示在任何给定时间激活的泵。默认情况下，从容量有限的油箱输送燃油的泵1和泵3的流速为800单位/分钟。泵2、4、5和6从无限容量的油箱输送燃油，其流速为每分钟600个单位。在两个顶部油箱之间输送燃油的泵的流速为每分钟400个单位。因此，传输速率最高的油箱泵对也是容量有限的油箱泵对。当油箱装满时，所有输入泵将自动禁用。类似地，当油箱为空时，所有输出泵将自动禁用。

在可视级别，油箱显示为矩形，其中绿色区域的高度表示燃油量。此外，相应的液位值显示在油箱下方。泵的状态也用颜色编码：白色表示泵当前已禁用且未输送任何燃油（因此流速为零），而绿色表示主动输送。红色表示传输故障（在这种情况下，流速也为零）。

与跟踪任务的方式相同，资源管理任务的性能可以根据给参与者的指示以两种方式解释。首先，在给定的时间段内，可以将前两个坦克的性能视为RMS误差。Santiago Espada等人（2011年）建议设定公差阈值，比如±500个单位，并计算储罐液位在相应范围内的时间比例（即2000至3000个单位）。

开源MATB的github：

OpenMATB: An open-source version of the Multi-Attribute Task Battery (MATB)

安装注意事项和装备要求：

只能运行在Windows操作系统
安装路径中不能含有中文
需要连接手柄才能操作追踪任务

OpenMATB实验参考脚本和备注

/OpenMATB/Scenarios/scenario_template.txt

# Scenario template
# Durations are expressed in milliseconds（持续时间以毫秒表示）

# 1. Set tasks parameters

# 1.a. System monitoring parameters（系统监控任务）
# 颜色设定
0:00:00;sysmon;feedbacks-positive-color;#00ff00
0:00:00;sysmon;feedbacks-negative-color;#ff0000
0:00:01;sysmon;feedbacks-negative-trigger;2


# 1.b.i. Resources management parameters（资源管理任务

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