CPS: Synergy: Collaborative Research: Mutually Stabilized Correction in Physical Demonstration

CPS:协同:协作研究:物理演示中的相互稳定校正

基本信息

  • 批准号:
    1329891
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 70万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-10-01 至 2018-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Objective: How much a person should be allowed to interact with a controlled machine? If that machine is safety critical, and if the computer that oversees its operation is essential to its operation and safety, the answer may be that the person should not be allowed to interfere with its operation at all or very little. Moreover, whether the person is a novice or an expert matters. Intellectual Merit: This research algorithmically resolves the tension between the need for safety and the need for performance, something a person may be much more adept at improving than a machine. Using a combination of techniques from numerical methods, systems theory, machine learning, human-machine interfaces, optimal control, and formal verification, this research will develop a computable notion of trust that allows the embedded system to assess the safety of the instruction a person is providing. The interface for interacting with a machine matters as well; designing motions for safety-critical systems using a keyboard may be unintuitive and lead to unsafe commands because of its limitations, while other interfaces may be more intuitive but threaten the stability of a system because the person does not understand the needs of the system. Hence, the person needs to develop trust with the machine over a period of time, and the last part of the research will include evaluating a person's performance by verifying the safety of the instructions the person provides. As the person becomes better at safe operation, she will be given more authority to control the machine while never putting the system in danger.Broader Impacts: The activities will include outreach, development of public-domain software, experimental coursework including two massive online courses, and technology transfer to rehabilitation. Outreach will include exhibits at the Museum of Science and Industry and working with an inner-city high school. The algorithms to be developed will have immediate impact on projects with the Rehabilitation Institute of Chicago, including assistive devices, stroke assessment, and neuromuscular hand control. Providing a foundation for a science of trust has the potential to transform rehabilitation research.
目的:应该允许一个人与受控机器互动多少? 如果该机器至关重要,如果监督其操作的计算机对于其操作和安全至关重要,则答案可能是不应允许该人根本干扰其操作或更少的操作。此外,该人是新手还是专家很重要。 知识分子的优点:这项研究算法可以解决对安全需求与表现需求之间的张力,一个人可能比机器更擅长改进。该研究结合了数值方法,系统理论,机器学习,人机界面,最佳控制和正式验证的技术,这项研究将制定可计算的信任概念,允许嵌入式系统评估一个人提供的指导的安全性。 与机器交互的接口也很重要;使用键盘为关键安全系统设计动作可能是不直觉的,并且由于其局限性而导致不安全的命令,而其他接口可能更直观,但威胁到系统的稳定性,因为该人不了解系统的需求。 因此,该人需要在一段时间内对机器建立信任,而研究的最后一部分将包括通过验证人员提供的说明的安全性来评估一个人的绩效。 随着该人在安全操作方面变得更好,她将获得更多的权力来控制机器,同时又不将系统置于危险之中。Boader的影响:活动将包括外展,开发公共域软件,包括两个大型在线课程的实验课程以及康复技术的技术转移。外展将包括科学和工业博物馆的展览,并与市中心高中合作。要开发的算法将对芝加哥康复研究所的项目立即产生影响,包括辅助设备,中风评估和神经肌肉控制。为信任科学提供基础有可能改变康复研究。

项目成果

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专利数量(0)

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