Jetpilotenausbildung führt zu neuen Branchenlösungen

Die bahnbrechende Rolle der Technologie

Das prägende Merkmal des modernen Zeitalters ist das exponentielle Wachstum der Technologie. Anstatt die Rolle des Menschen zu verdrängen, hat die Technologie in mancher Hinsicht den Wert und die Bedeutung menschlicher Fähigkeiten radikal erhöht.

Ein wesentlicher Grund liegt darin, dass die monetären Kosten der von Personal bedienten Technologiesysteme enorm sein können. Ein treffendes Beispiel ist der Tarnkappenbomber B-2 Spirit, dessen Produktionskosten pro Flugzeug bei rund 2 Milliarden US-Dollar lagen. Die Bediener solcher teurer Technologiesysteme tragen nicht nur eine enorme Verantwortung, sondern müssen auch ein extrem hohes Maß an Fachwissen entwickeln, was mit hohen Ausbildungskosten verbunden ist.

Die Herausforderung für die Ausbildungsbranche

In solchen Fällen steht die Ausbildungsbranche vor der großen Herausforderung, die Effektivität von Trainingsprogrammen für besonders qualifiziertes Personal sicherzustellen. Jetpiloten sind ein klassisches Beispiel. Kompetenz erfordert die Überwindung der kognitiven und physiologischen Grenzen der menschlichen Leistungsfähigkeit. Hinzu kommt, dass Expertenkenntnisse mit einem hohen Aufwand verbunden sind und Tausende von Flugstunden voraussetzen. Doch letztendlich, unabhängig von den Investitionen in die Ausbildung, schneiden manche Piloten hervorragend ab, während andere scheitern. Bisher gab es keine Möglichkeit, solche Ergebnisse angemessen zu verstehen oder vorherzusagen.

Innovationen in Systemen zur menschlichen Leistungsfähigkeit

Um diese Herausforderung zu bewältigen, versuchte ein multidisziplinäres Team aus Neurowissenschaftlern, Experten für Simulationstraining und Flugtrainingsspezialisten herauszufinden, was im Gehirn von Jetpiloten während des Trainings tatsächlich vor sich geht. In einem wahrhaft innovativen Versuchsaufbau nutzten sie ein L-29-Jetflugzeug, integrierten das Cockpit in ein NeuroTracker -System und schlossen die Piloten an Eye-Tracking- und EKG-Geräte an.

Ziel war es, die Echtzeit-Auswirkungen des Fliegens auf die tatsächliche neurophysikalische Trainingsbelastung zu untersuchen – eine Weltneuheit in der Luftfahrt.

Ermittlung der Arbeitsbelastungsgrenzen

Ein zentrales Konzept war die „verfügbare kognitive Kapazität“, also die Aufmerksamkeitsressourcen, die bei der Ausführung einer Aufgabe noch zur Verfügung stehen. Diese Kapazität hängt sowohl von der Komplexität der Aufgabe als auch von den individuellen Fähigkeiten ab. Beispielsweise bleibt manchen Menschen beim Autofahren noch genügend kognitive Kapazität übrig, um mit dem Handy zu telefonieren, während dies für andere eine gefährliche Ablenkung darstellt.

Ziel war es, mithilfe NeuroTracker die kognitive Reservekapazität von Piloten während der Durchführung von Flugmanövern dreier Schwierigkeitsstufen zu messen und die Tests in einem Simulator zu replizieren. Dies würde eine objektive Bewertung der Belastungseffekte spezifischer Flugaufgaben ermöglichen und aufzeigen, wie diese die Leistung und physiologischen Messwerte der Piloten beeinflussen.

Flugtestergebnisse

Die Flugleistung wurde mithilfe des Cognitive Assessment Tool Set (CATS) bewertet, und die Piloten wurden gebeten, die unter den jeweiligen Flugbedingungen empfundene Arbeitsbelastung subjektiv einzuschätzen.

Die Ergebnisse zeigten insgesamt, dass mit zunehmender Schwierigkeit des Flugmanövers die für die NeuroTracker Aufgabe verfügbare kognitive Kapazität abnahm. Diese Effekte waren bei realen Flügen deutlich stärker ausgeprägt als bei simulierten Flügen.

Eine Verringerung der kognitiven Reservekapazität korrelierte auch mit einer geringeren technischen Flugleistung.

Selbsteinschätzungen ergaben, dass die Piloten die tatsächliche kognitive Belastung, ermittelt durch NeuroTracker, CATS und physiologische Messungen, deutlich unterschätzten. Dadurch bemerkten sie nicht, wann ihre Belastbarkeit erschöpft war, was die Effektivität ihres Trainings beeinträchtigte.

Adaptives Training

Diese Studie lieferte neue Erkenntnisse über die direkten Zusammenhänge zwischen mentaler und physiologischer Belastung sowie deren kombinierten Einfluss auf die Trainingsleistung. Die Daten könnten direkt dazu beitragen, Trainingsprogramme individuell anzupassen.

Beispielsweise könnte man damit weniger erfahrene Piloten auf einfache Live-Flüge und mittelschwere Simulationsflüge beschränken. Alternativ könnte man für hochqualifizierte Piloten anspruchsvolle Flüge festlegen. So ließen sich die Trainingsanforderungen kontinuierlich und optimal an die Bedürfnisse jedes einzelnen Piloten anpassen.

Vorteile der Ausbildungsbranche

Diese Studie stellt das erste Jahr eines mehrjährigen Forschungsprojekts dar, das zukünftig auch die Dimension Expertise einbeziehen wird, um deren Einfluss auf die Arbeitskapazität zu untersuchen. Obwohl sich diese Forschung speziell auf Pilotprojekte konzentriert, lassen sich die Bewertungsprinzipien auf kostenintensive Schulungsprogramme übertragen, die mit einem hohen Maß an Expertiseerwerb einhergehen.

Dieser Ansatz misst im Wesentlichen die Arbeitskapazität der Auszubildenden in Echtzeit, parallel zu Kennzahlen zur Aufgabenleistung. Er ist sowohl für Ausbildungs- als auch für Einsatzplattformen sowie für militärische und kommerzielle Bereiche geeignet. Damit ebnet er den Weg für Anwendungen, die die Effektivität von Ausbildungsprogrammen in folgenden Bereichen verbessern:

Reduzierte Abbruchquoten – Beurteilung der Arbeitsbelastungsfähigkeit der Auszubildenden und Filterung der Auszubildenden für die Programmauswahl auf der Grundlage ihrer Ausbildungskompetenz und der erwarteten Abschlussquoten.

Individuell angepasstes Training – das Training wird so gestaltet, dass es den spezifischen Bedürfnissen jedes Teilnehmers gerecht wird, z. B. durch die Anpassung der Trainingsaufgaben an die jeweiligen Stärken und Schwächen im Arbeitsablauf.

Beschleunigtes Lernen – Anpassung des Schwierigkeitsgrades der Ingenieurschulung durch einen Sweet-Spot-Ansatz, wodurch die Schulungsstimulation optimal an die individuellen Arbeitskapazitäten angepasst wird.

Adaptives Lernen – die Anpassung der Trainingsinhalte in Echtzeit an das jeweilige Können und den kognitiven Zustand jedes Teilnehmers, da sich seine Fähigkeiten im Laufe der Trainingszeit weiterentwickeln.

Auswahl des Trainingsgeräts – durch den Vergleich der unterschiedlichen Arbeitsbelastungsraten verschiedener Trainingssysteme können die einzelnen Auszubildenden anhand ihrer Lerneffizienz den passenden Geräten zugeordnet werden, wodurch die gesamten Trainingskosten gesenkt werden.

Mit Blick auf die Zukunft lässt sich leicht vorstellen, dass diese Art von wissenschaftlicher Forschung in vielen Branchen zu verbesserten Schulungsergebnissen führen wird. In diesem Fall dürften diese Ergebnisse durch die neuartige Partnerschaft zwischen wissenschaftlichen Laboren und führenden Anbietern kommerzieller Schulungslösungen beschleunigt werden.