Realtà Aumentata a supporto della formazione dei piloti

La formazione ab initio dei piloti rappresenta una delle sfide più complesse nel settore dell'aviazione, dove la padronanza di conoscenze teoriche e abilità pratiche è essenziale per garantire la sicurezza e l'efficienza del volo. In questo contesto, la realtà aumentata (AR) emerge come una tecnologia innovativa in grado di migliorare l’esperienza di apprendimento dei piloti, affrontando criticità specifiche del processo formativo. Questo articolo analizza il lavoro di Moesl et al. (2021), che propone un'agenda di ricerca per l'implementazione dell'AR nella formazione ab initio, identificando i contenuti formativi più critici e suggerendo possibili soluzioni basate su questa tecnologia. Gli autori evidenziano come l’AR, grazie a dispositivi come HoloLens 2 e Oculus Quest 2, offra la possibilità di integrare la dimensione virtuale con l'ambiente reale, migliorando l'immersione e l'efficacia dell'apprendimento. La ricerca si pone l'obiettivo di:

1. Identificare i contenuti più difficili del corso di formazione ab initio.
2. Valutare le potenzialità dell’AR nel migliorare la formazione dei piloti.
3. Proporre un’agenda di ricerca per lo sviluppo di applicazioni AR specifiche.

Lo studio ha coinvolto 43 piloti (31 uomini e 12 donne) e 7 istruttori, ai quali è stato somministrato un questionario basato sul syllabus EASA (2011). I partecipanti hanno identificato i contenuti più complessi e valutato l'utilità potenziale dell’AR in diverse aree della formazione. Inoltre, i partecipanti sono stati introdotti a casi d’uso tipici dell’AR attraverso video dimostrativi.

Realtà Virtuale e Realtà Aumentata: quali sono le differenze?

 Virtuale (VR) e la Realtà Aumentata (AR) sono tecnologie immersive che, sebbene possano sembrare simili, presentano differenze sostanziali in termini di utilizzo, finalità e approccio tecnologico.

Realtà Virtuale (VR)

La Realtà Virtuale crea un ambiente completamente digitale che isola l’utente dal mondo reale, immergendolo in una simulazione. Gli utenti interagiscono con questo mondo virtuale tramite visori (es. Oculus Quest, HTC Vive) e controller.

• Caratteristiche principali:
• Immersione totale: l’utente è completamente separato dalla realtà fisica.
• Ambienti completamente simulati: mondi creati da zero, come videogiochi, simulatori o esperienze educative.
• Strumenti richiesti: visore VR, cuffie audio, controller o sensori per tracciare i movimenti.
• Ambiti di utilizzo:
• Simulazioni di addestramento (ad esempio, formazione dei piloti o esercitazioni chirurgiche).
• Intrattenimento (giochi e film interattivi).
• Terapia (esposizione controllata per trattare fobie o disturbi post-traumatici).

Realtà Aumentata (AR)

La Realtà Aumentata arricchisce il mondo reale sovrapponendo elementi digitali, come immagini, suoni o oggetti 3D, senza isolare l’utente dall’ambiente fisico. Gli elementi virtuali si integrano nel contesto reale attraverso dispositivi come smartphone, tablet o occhiali AR (es. HoloLens, Google Glass).

• Caratteristiche principali:
• Integrazione con il mondo reale: i contenuti virtuali vengono sovrapposti al mondo fisico.
• Interazione mista: l’utente può interagire sia con elementi fisici sia con quelli digitali.
• Strumenti richiesti: smartphone, tablet o occhiali AR.
• Ambiti di utilizzo:
• Settore educativo (es. modelli anatomici 3D per studenti di medicina).
• Manutenzione e assistenza tecnica (manuali digitali con istruzioni interattive).
• Marketing e vendite (prova virtuale di prodotti come mobili o abiti).
• Formazione e aviazione (simulazioni integrate con scenari reali).

Differenze principali tra VR e AR

Che cos'è la Realtà Mista (MR)?

Un concetto correlato è la Realtà Mista (MR), che combina elementi di VR e AR. In questo caso, gli oggetti virtuali non solo si sovrappongono al mondo reale, ma interagiscono in modo realistico con esso. Ad esempio, un oggetto virtuale in MR può essere spostato o manipolato in base alle superfici fisiche. La VR e l’AR sono complementari e trovano applicazione in ambiti diversi. La VR è ideale per simulazioni e scenari isolati, mentre l’AR è perfetta per migliorare l’interazione con il mondo reale. Entrambe le tecnologie rappresentano strumenti potenti per il futuro della formazione,

Come è stata utilizza la Realtà Aumentata nella ricerca?

I contenuti più complessi secondo i partecipanti al corso sono in genere le procedure di avvicinamento e atterraggio,  che richiedono una gestione precisa di numerosi cue visivi e temporali; le procedure anormali ed emergenze, che includono guasti al motore e atterraggi forzati; l'Airwork: che comprende manovre come virate, salita e discesa, e mantenimento del volo livellato; ed infine le procedure en route  ovvero la navigazione, gestione del carburante e deviazioni verso aeroporti alternativi. L'AR è stata ritenuta utile in tutti gli ambiti della formazione, con particolare enfasi su:

• Procedure di emergenza: simulazione di condizioni critiche come fumo o fuoco.
• Navigazione visiva: supporto alla lettura dei cue visivi per voli a regole di volo visive (VFR).
• Formazione teorica: integrazione di modelli 3D per comprendere concetti complessi come meteorologia e sistemi del motore.

L’agenda sottolinea l’importanza di formare gli istruttori  all’uso dell’AR, sfruttando funzionalità come eye-tracking per monitorare l’attenzione degli studenti e fornire feedback mirati. Nonostante i vantaggi, l’AR presenta ancora limitazioni, tra cui costi elevati, campi visivi ristretti e complessità di calibrazione. Questi aspetti richiedono ulteriori sviluppi tecnologici  per massimizzare il potenziale dell’AR nella formazione dei piloti. Gli autori propongono un’agenda di ricerca basata sulle aree critiche identificate:

• Procedure di avvicinamento e atterraggio: sviluppare applicazioni AR che forniscano feedback in tempo reale, migliorando la consapevolezza situazionale dei piloti.
• Procedure di emergenza: utilizzare l'AR per simulare scenari realistici e supportare la formazione decisionale.
• Airwork e navigazione: implementare cue visivi per aiutare i piloti a interpretare l'orizzonte naturale e stimare le variazioni di assetto.
• Formazione teorica: creare strumenti AR che colleghino teoria e pratica, migliorando la comprensione di concetti astratti.

Lo studio di Moesl et al. (2021) rappresenta un punto di partenza fondamentale per l'adozione dell'AR nella formazione ab initio dei piloti. L'agenda proposta pone le basi per uno sviluppo tecnologico mirato, capace di affrontare le sfide formative attuali e future, migliorando l'efficienza e la sicurezza nel settore dell'aviazione.

Bibliografia

• Bauer, S., Braunstingl, R., Riesel, M., & Koglbauer, I. (2019). Improving the method for upset recovery training of ab initio student pilots in simulated and real flight. In Proceedings of the 33rd Conference of the European Association for Aviation Psychology (pp. 167–179).
• Brown, L. (2017). The next generation classroom: Transforming aviation training with augmented reality. Proceedings of the National Training Aircraft Symposium (NTAS).
• European Aviation Safety Agency (2020). Guidance for allowing virtual classroom instruction and distance learning.
• Federal Aviation Administration (2020). Aviation Instructor’s Handbook. FAA-H-8083-9B.
• Moesl, B., Schaffernak, H., Vorraber, W., Braunstingl, R., Herrele, T., & Koglbauer, I. (2021). A Research Agenda for Implementing Augmented Reality in Ab Initio Pilot Training. Aviation Psychology and Applied Human Factors, 11(2), 118–126.