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Conocimiento de la situación (Situation Awareness)
por Juan C. Dürsteler [mensaje nº 176]

Conocimiento o conciencia de la situación (situation awareness) es lo que hace falta en muchos entornos para operar con seguridad y evitar la aparición de situaciones críticas. Cuando éstas se producen es todavía más importante conocer la información relevante de forma instantánea. Es el caso de los puestos de control de las centrales nucleares, las cabinas de los aviones o las salas de control en los aeropuertos. La visualización de información está cada vez más presente en este ámbito.
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Cabinas de pilotaje: Arriba el cockpit de un moderno Airbus A320 que dispone de 6 pantallas digitales multifuncionales intercambiables que permiten mostrar infinidad de parametros de vuelo y de los distintos sistemas de información.
Abajo: Cabina de un antiguo C130  militar. Nótese la gran cantidad de instrumentos analógicos. Compárese con la sencillez del A320.
Fuente: Airbus y Ailes Militaires Belges
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Avión Ultraligero: cuadro de mandos del Rans S12 Airaile, un pequeño avión de tubo y tela con un sencillo motor de dos tiempos. Nótese que aún así cuenta con diez diales analógicos que dan información sobre 4 parámetros básicos de vuelo y sobre 6 del funcionamiento del motor.
Fuente: Fotografía por el autor
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Recientemente la autoridad aeronáutica portuguesa emitió su informe final sobre el vuelo TS 236 de Air Transat del 24 de agosto de 2001. Dicho vuelo estuvo cerca de acabar en tragedia debido a que el avión, en vuelo desde Toronto (Canadá) a Lisboa (Portugal) se quedo sin combustible en pleno Atlántico. 

Los pilotos no fueron capaces de identificar correctamente la pérdida de combustible que se producía en uno de los motores, que producían extrañas lecturas en la temperatura del aceite y actuaron "de memoria" sin seguir los procedimientos descritos cuando hay un desequilibrio de combustible entre los dos tanques que lleva el avión.

El aparato se quedó totalmente sin combustible sobre el mar a 120 km de la isla de Terceira (Azores) hacia donde varió su rumbo y pudo aterrizar sin más que algunos rasguños del pasaje durante la evacuación, gracias a la notable pericia de los pilotos tras un tenso planeo de 19 minutos, con un mínimo de instrumentación alimentada por la batería y con el sistema hidráulico alimentado por una turbina de emergencia movida por el viento.

Este es un claro ejemplo de la importancia de la conciencia de la situación. Los pilotos creyeron durante largo rato que las lecturas de temperatura de aceite y de combustible remanente eran erróneas debido a lo inusual de la situación y sus causas. No obstante los sistemas de información del aparato, un Airbus A320-243 que había sufrido un cambio de motor usando procedimientos inadecuados, estaban reportando con precisión la situación.

No hay lugar donde la visualización de información juegue un papel más claro ni tampoco más crítico que en la cabina, o cockpit, de un avión. A diferencia del automóvil, en el que los parámetros del motor nos importan poco y sólo atendemos a la velocidad, el manejo apropiado de un avión requiere ser consciente de una cantidad no despreciable de parámetros de vuelo y del funcionamiento del motor sin cuyo concurso volar se puede convertir en una experiencia de final indeterminado.

Incluso los aviones ultraligeros más sencillos ofrecen una cantidad de información sobre dichos parámetros que fácilmente cuadriplica las del automóvil medio. 

Los sistemas de información de vuelo se han ido sofisticando a medida que el mundo digital permitía la incorporación de pantallas de presentación de datos que hacen posible ver los parámetros de vuelo o un mapa móvil centrado en nuestra situación por GPS.

Alrededor de 1980 se descubrió que los seres humanos extraen los aspectos globales de una escena antes de que se perciban los detalles de la misma. Por tanto estos aspectos globales tienen predominancia a la hora de procesar la información que proporcionan. Además, se cree que este tipo de análisis es pre-atentivo, es decir, ocurre sin el esfuerzo cognitivo típico de la búsqueda secuencial de características y su análisis individual. Un ejemplo de percepción pre-atentiva es el reconocimiento prácticamente instantáneo de una cara, ocurre sin pensar, de forma casi automática.

Parece lógico pues pensar que los sistemas de información, sean para el control de una aeronave, una central nuclear o una empresa activa en el mercado deben ofrecer una representación clara de los aspectos globales que luego permita ir profundizando en los aspectos más de detalle. Esto, por otro lado, coincide también con el famoso mantra de Shneiderman

"Vista general primero, filtra y amplifica, y entonces da detalles a discreción” (Overview first, zoom and filter, then details-on-demand)

No es esto lo que ocurría en las cabinas de los aviones anteriores a la era digital. Sus paneles de control estaban repletos de diales circulares (por cierto una metáfora visual fantástica, la del reloj) que presentaban una enorme cantidad de información de detalle.

La llegada de los sistemas digitales ha permitido crear pantallas multifuncionales que reducen considerablemente la sobrecarga cognitiva (suelen haber 5 como mucho) y permiten representar cualquier dato en forma gráfica. Es posible incluso realizar búsquedas en los manuales de vuelo o de operación del aparato y visualizar planos del mismo, si fuera necesario.

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Displays multifuncionales.  Garmin G1000.  Dos pantallas permiten mostrar, de forma intercambiable un mapa del terreno (derecha) o información de vuelo (izquierda) o del comportamiento de la planta motriz.
Fuente Imágenes tal como se pueden ver en la web sobre el avión Cessna 206 de Air Associates.
Displays multifuncionales: Garmin G1000. Detalle de una de las múltiples representaciones posibles mostrando el horizonte artificial, altura, velocidad del aire, ratio de ascenso, entre otros parámetros de vuelo.
Fuente Imágenes tal como se pueden ver en la web sobre el avión ligero Diamond Da40
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Estos sistemas hacen posible mostrar en las pantallas la información de conjunto más relevante para el vuelo mientras que el resto de la misma se mantiene en segundo plano, excepto si sucede una alarma. De esta forma los pilotos se proveen de una conciencia de la situación que en vez de acaparar su sistema cognitivo lo libera de la sobrecarga que otros sistemas más complejos imponen.

Las  metáforas visuales que se pueden representar en la misma pantalla son muy variadas, abarcando desde un mapa móvil GPS, diales circulares o gráficos de barras que muestran el nivel de combustible, la presión de aceite o la velocidad del aire.

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Visualización de zonas de peligro debido a las turbulencias en la cubierta de un portaviones. Las zonas rojas son aquellas donde el estado turbulento del viento puede resultar peligroso para el aterrizaje de un helicóptero.
Fuente Imágenes tal como se pueden ver en la web 2005 EECS Research Summary
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Simulación de aterrizaje con sistema de visualización de zonas de peligro, utilizado en el trabajo de Cecilia Aragon y Marti Hearst sobre la visualización como medio de aumentar la seguridad de la aviación. Véase artículo más abajo.
Fuente Imágenes tal como se pueden ver en la web 2005 EECS Research Summary
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 Se está trabajando activamente para mejorar los sistemas de conocimiento de la situación, especialmente en campos críticos, como el aterrizaje de aeronaves sobre portaaviones (véase el artículo* de C. Aragon  y M. Hearst) donde las turbulencias causadas por las infraestructuras en conjunción con el viento pueden crear torbellinos y fuertes descendencias locales que son invisibles y peligrosas para los pilotos.

Se están estudiando sistemas de sensores capaces de teledetectar flujos de aire en movimiento que hacen posible  crear visualizaciones de las áreas potencialmente peligrosas para el aterrizaje, permitiendo al piloto evitarlas.

Como hemos visto, la visualización de información está presente en la aviación, como un factor de mejora de la seguridad. Hemos hablado de uno entre los muchos ejemplos que utilizan la visualizaión. El control de centrales nucleares, la mejora de las condiciones de conducción automovilística y el conocimiento de la situación en el campo de batalla son sólo unos pocos ejemplos más de otros campos que ejemplifican que el uso de la visualización de información está aumentando su presencia en estos campos críticos.  


Cecilia R. Aragon and Marti A Hearst. Improving Aviation Safety with Information Visualization: A Flight Simulation Study. CHI 2005,  April 2-7, Portland Oregon USA.

C.M. Hoffman, Y.J.Kim, R.P. Winkler, J.D. Walrath & P.J.Emmerman  Visualization for Situation Awareness ACM Proceedings of the 1998 workshop on New paradigms in information visualization and manipulation, Washington, D.C., United States, Pages: 36 - 40, 1998 ISBN:1-58113-179-8

Enlaces de este artículo:

http://www.airbus.com   Web site de Airbus Industries
http://www.ailes-militaires-belges.be/images/c130/old_cockpit.jpg   Web site de Ailes Militaires Belges
http://www.transat.com/en/media_centre/2.0.media.centre.asp?id=827   Articulo sobre el vuelo del Air Transat TS 236
http://www.airassociatesinc.com/cessna_206_turbo_stationair.htm   Página sobre el avión Cessna 206
http://www.da40g1000.com   Página sobre el avión Diamond DA 40
https://buffy.eecs.berkeley.edu/PHP/resabs/resabs.php?f_year=2005&f_submit=chapgrp&f_chapter=15   2005 EECS Research Summary
http://guir.berkeley.edu/pubs/chi2005/hazard.pdf   Artículo de C. Aragon y M. Hearst Improving Aviation Safety...
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