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Linking Behaviour and Perception to Evaluate Meaningful Human Control over Partially Automated Driving

本研究通过模拟器实验比较了触觉共享控制与切换控制模式，评估了部分自动化驾驶中的有意义人类控制，揭示出自动化与驾驶员之间的冲突及意图不匹配会削弱感知控制，而微妙且一致的触觉引导则能增强感知控制。

原作者： Ashwin George, Lucas Elbert Suryana, Lorenzo Flipse, Bart van Arem, David A. Abbink, Simeon Craig Calvert, Luciano Cavalcante Siebert, Arkady Zgonnikov

发布于 2026-05-04

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CC BY 4.0

原作者： Ashwin George, Lucas Elbert Suryana, Lorenzo Flipse, Bart van Arem, David A. Abbink, Simeon Craig Calvert, Luciano Cavalcante Siebert, Arkady Zgonnikov

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

以下是用简单语言和日常类比对该论文的解读。

大局观：“谁在驾驶？”的困境

想象你坐在一辆自动驾驶汽车里，但它并不完美。它就像一个非常优秀的副驾驶，但如果它犯了错，你仍然是法律上对事故负责的人。这造成了一种奇怪的紧张关系：汽车承担了大部分工作，但你必须保持警觉，随时准备在瞬间接管方向盘。

研究人员将这一概念称为“有意义的人类控制”（Meaningful Human Control, MHC）。其核心观点是：只有当人类真正感到自己掌握主导权、理解汽车在做什么，并且能够在汽车困惑时轻松纠正其行为时，人类才真正负有责任。

这篇论文提出了一个问题：我们如何衡量驾驶员是否真的感到自己在控制车辆？ 此外，汽车与驾驶员共享控制的方式是否会改变这种感受？

实验：两种共享方向盘的方式

为了验证这一点，研究人员让 24 名参与者进入驾驶模拟器（一种感觉像真实驾驶的高级电子游戏）。他们让驾驶员通过两种不同的方式与自动驾驶汽车互动：

“握手”模式（触觉共享控制）： 想象你和汽车同时握着方向盘。如果汽车试图向左转，而你想向右转，你能感觉到汽车在推回，你也可以用力推回去以覆盖它的操作。你们就像两个人共同掌舵一艘船，协同工作。
“传递接力棒”模式（交易式控制）： 想象汽车一直驾驶，直到遇到限制，然后它说：“好吧，你来接管！”你必须抓住方向盘，一旦你松手，汽车再次接管。这就像接力赛，你只跑很短的一段。

测试过程： 在驾驶过程中，汽车会“静默失效”。它会因为没看到摩托车手（游戏中的假人）而径直朝其驶去。驾驶员必须注意到这一点并转向以避免碰撞。

发现：令人惊讶的结果

研究人员关注了两方面：

数据： 他们的反应有多快？他们施加在方向盘上的力有多大？他们与汽车“对抗”了多少？
感受： 驾驶结束后，研究人员询问驾驶员他们感到有多少控制权、对汽车的信任度以及是否感到负有责任。

以下是主要发现，用简单语言解释：

1. “握手”模式更顺畅

当驾驶员使用“握手”模式（HSC）时，他们对危险反应更快，并且只需施加更小的力就能解决问题。这感觉更自然。而在“传递接力棒”模式（TC）中，驾驶员的反应稍慢，且必须更用力地与汽车对抗才能接管控制。

2. “理解”的连接

驾驶员与汽车“对抗”的程度与驾驶员感到被理解的程度之间存在明显的联系。

类比： 如果你试图掌舵一艘船，而水流却把你推向错误的方向，你会觉得水流不理解你的计划。
结果： 当方向盘感觉在与驾驶员“对抗”（高“扭矩冲突”）时，驾驶员觉得汽车不理解他们。当转向平滑且一致时，他们觉得汽车“懂了”。

3. 大惊喜：反应慢的人反而感到更有控制权

这是最有趣的部分。研究人员原本认为，如果你反应快，你会感到更有控制权。但他们错了。

发现： 反应较慢的驾驶员实际上报告称感到自己拥有更多的控制权。
为什么？ 论文指出，当你反应较慢时，你可能需要做出更大、更戏剧性的转向动作来纠正汽车。这种巨大的身体努力可能让你感觉更“有生气”、更有掌控感，而微小的快速修正可能让你觉得只是轻轻碰了一下方向盘。这就像轻轻敲击钢琴键与和弦重击的区别；更大的动作感觉更“属于你”。

4. 责任是棘手的

尽管大部分时间由汽车驾驶，但如果发生事故，驾驶员仍然感到负有责任。

转折： 无论使用哪种模式，驾驶员都感到负有责任。然而，在“传递接力棒”模式中，一些驾驶员感到有点“脱节”，或者觉得自己直到最后一秒才像个乘客。而在“握手”模式中，他们感觉更像是一个合作伙伴。
教训： 仅仅被告知你负有责任，并不意味着如果系统设计不当，你就感觉自己实际上能胜任这项工作。

结论：什么是好的副驾驶？

该论文得出结论，为了让驾驶员感到拥有“有意义的人类控制”，设计者应关注以下三点：

让接管变得容易： 不要让驾驶员与方向盘对抗。如果汽车和驾驶员意见不一，人类应该能够轻松地将汽车重新引导回正轨，而无需费力挣扎。
明确意图： 汽车不应只是做事；它应该传达它在做什么，以免驾驶员感到意外。
让驾驶员保持在循环中： “握手”风格（双方同时控制）比“传递接力棒”风格效果更好，因为它让驾驶员保持参与感，感觉自己是合作伙伴，而不是备选方案。

简而言之： 如果你想让驾驶员感到安全和负责，不要只是让他们盯着路。给他们一个能温和回应的方向盘，让他们感觉即使在计算机帮忙时，也真的是他们在驾驶这辆车。

以下是论文《将行为与感知相联系以评估部分自动化驾驶中的人类有意义控制》的详细技术总结。

1. 问题陈述

部分驾驶自动化（SAE 2–3 级）产生了一种根本性的张力：驾驶员在法律上仍需对车辆行为负责，但其主动控制权却显著减少。这种减少往往导致驾驶员自满（警惕性降低）和**能动性感知（SoA）**减弱，从而削弱了驾驶员在自动化系统失效时安全干预的能力。

尽管**人类有意义控制（MHC）**已被提出作为一种规范框架来解决这一张力（要求自动化系统追踪人类意图，且责任可追溯至人类），但目前缺乏评估现有系统是否真正提供 MHC 的实证方法。现有的评估主要依赖事故后分析或通用用户访谈，无法捕捉实时交互的细微差别，也无法直接将客观行为数据与对控制和责任的主观感知联系起来。

2. 方法论

作者进行了一项受控驾驶模拟器研究，涉及24 名参与者，以评估两种不同交互策略下的 MHC：

触觉共享控制（HSC）： 驾驶员和自动化系统同时向方向盘施加扭矩，允许持续协作。
控制权交换（TC）： 控制权被明确移交；除非驾驶员施加超过特定阈值的扭矩，否则自动化系统完全接管控制权，此时控制权随即归还给驾驶员。

实验设置：

场景： 参与者在配备自动化横向控制（仅转向；速度固定为 50 公里/小时）的乡村道路上驾驶，并执行超车操作。
关键事件： 模拟了“静默自动化故障”，即自动驾驶车辆沿导致与摩托车手碰撞的轨迹行驶。参与者被指示在系统行为不安全时进行干预。
数据收集：
- 客观行为指标： 源自遥测数据（例如：反应时间、转向扭矩冲突、最大扭矩、转向反转率、轨迹加加速度、碰撞时间、接管次数）。
- 主观感知： 基于四个 MHC 属性（共享表征、充分控制、责任、道德运行设计域）通过试后李克特量表调查（1–10 分）测量，并辅以实验后的开放式问卷。

分析方法：
本研究采用了混合方法：

定量分析： 使用线性混合效应模型（LMMs）检验关于控制模式、行为指标与主观得分之间关系的假设。
定性分析： 对开放式回答进行主题分析，以识别影响 MHC 感知的因素。

3. 主要贡献

方法论框架： 本文提出并验证了一种评估 MHC 的新颖方法论，通过将客观行为指标与源自既定 MHC 属性的主观感知得分相结合。这将 MHC 评估从抽象理论推向了实证操作化。
比较分析： 提供了 HSC 与 TC 在促进 MHC 能力方面的首次直接比较，将特定的交互动态（如扭矩冲突）与驾驶员感知联系起来。
设计指南： 为部分自动化系统提供了具体、基于证据的设计建议，以增强人类控制、责任和安全性。

4. 主要结果

定量发现

控制模式差异：
- 反应时间： HSC 显著短于TC（ $p < 0.001$ ），表明参与度更高，干预准备更充分。
- 接管次数： HSC 显著高于TC，表明主动参与更频繁。
- 最大转向扭矩： HSC 显著较低，表明覆盖系统所需的体力消耗和阻力更小。
- 主观得分： 与 TC 相比，HSC 在“充分控制”、“我理解自动驾驶车辆”、“协同工作”、“安全”和“信任”方面得分显著更高。
相关性（验证性分析）：
- 冲突与理解： 转向扭矩冲突与“自动驾驶车辆理解我”的感知之间存在显著的负相关。高冲突意味着意图不一致。
- 反应时间与控制（意外发现）： 与“更快的反应意味着更好的控制”这一假设相反，反应时间与“充分控制”的感知之间存在正相关。作者认为，这可能是因为当驾驶员进行幅度更大、时间更晚的修正时，其“能动性感知”比进行微小、早期的调整时更强。
不显著的发现： HSC 与 TC 在轨迹偏差或加加速度方面未发现显著差异，且行为指标与“责任”感知之间未发现强相关性。

定性发现

确定了三类影响 MHC 感知的因素：

态度因素： 需要持续保持警惕（负面）与感觉方向一致（正面）之间的对比。
交互因素：
- 正面： 细微的触觉引导、持续的控制访问权以及轻松的覆盖操作（HSC）。
- 负面： 侵入性的力、与驾驶员意图相抵触的阻力以及 abrupt 的交接（TC）。
轨迹因素： 操作时机不匹配和轨迹偏差不安全会降低“协同工作”的感觉。

5. 意义与启示

设计启示：
- 优先考虑 HSC： HSC 似乎比 TC 更能支持 MHC，因为它能维持驾驶员的参与度并减少“警惕性递减”。
- 轻松的干预： 系统设计应允许轻松、平滑的干预。高阻力或与自动化“对抗”会侵蚀控制感。
- 透明的意图： 自动化系统必须清晰地传达其意图（例如，通过细微的扭矩反馈），以符合驾驶员的预期。
责任归属： 研究揭示了一个悖论：驾驶员在脱离控制时（TC）仍感到有责任，或者因系统的主导地位（HSC）而感到被迫承担责任。设计者必须平衡权限，确保驾驶员仅在具备行动能力时才感到负有责任。
更广泛的影响： 论文中提出的评估框架（表 5）可应用于驾驶以外的领域，如航空、机器人技术和医疗保健，为评估任何人机自动化系统中的 MHC 提供结构化方法。

结论：
本研究证明，人类有意义控制不仅仅是一个理论概念，而是一种受特定交互设计影响的可测量状态。**触觉共享控制（HSC）**在培养控制感、理解感和协作感方面优于控制权交换（TC），这主要通过减少冲突和维持持续参与来实现。未来的设计必须优先考虑透明的沟通和轻松的干预，以确保部分自动化驾驶的安全性和道德问责。