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张宜静

  长期从事人机交互与人因学研究,研究方向包括人机器人(臂)交互、系统人因学设计、人因学验证与评估、用户行为分析和用户体验等。负责或参加人机界面设计、任务设计、选拔训练等载人航天项目10余项,负责国家自然科学基金项目3项,负责或主要参加973项目等其他科研课题10余项。指导毕业博士1名,硕士8名,现在读硕士生4名。发表各类学术论文60余篇,其中SCI论文10余篇。曾获国防科学技术二等奖和三等奖各1项。担任全国人类工效学标准化技术委员会-产品设计与测评组专家,中国人类工效学专业委员会委员,美国人因学会会员,人因学和工效学国际期刊(英文)编委,人类工效学期刊编委,国家自然科学基金评审专家。

  职业经历

  2018年6月至今,北京建筑大学机电与车辆工程学院,学科带头人,教授,硕士导师

  2016/10至今,清华大学工业工程系,复杂系统人因工程研究中心,执行主任

  2012/12- 2016/07,航天员科研训练中心,人因工程国家重点实验室PI,硕士导师

  2014/09-2015/09,中科院心理研究所,工程心理学实验室,高级访问学者

  2011/11- 2012/11,航天员科研训练中心,人因工程国家重点实验室PI,助理研究员

  2001/06- 2010/08,航天员科研训练中心,航天工效室&航天员选拔训练研究室,助理研究员

  教育经历

  2010/09- 2011/10,University of Illinois at Urbana and Champaign,贝克曼先进技术研究所、计算机系,博士后(导师 Alex Kirlik 教授)

  2004/09- 2009/06,清华大学,工业工程系人因学(人机交互)方向,工学博士

  1998/07- 2001/06,航天员科研训练中心(北航联合培养),人机环境工程专业,工学硕士

  1994/08- 1998/07,航天工程大学,电子技术系飞行器测试与发射专业,工学学士

  项目经验

  军民融合预研项目,基于网络用户行为分析的智能服务与安全防护,分题负责,2017-2018

  科技委预研项目,**人因工程基础,课题三co-PI,2018-2022

  装发联合基金项目,复杂系统中多人协同工作负荷评价技术研究, 2018-2019

  国家自然科学基金面上项目: 人与机器人协同研究:认知反馈与团队训练, 主持, 2017-2020

  国家自然科学基金面上项目: 遥操作中空间认知过程及绩效的研究,主持, 2014-2017

  国家自然科学基金面上项目:面向人机团队的智能规划方法及实验研究, 合作主持, 2013-2016

  国家自然科学基金青年基金项目: 动态环境下连续操作的复杂度分析及度量, 主持, 2011-2013

  国家自然科学基金重点项目:数字化工业系统中人机交互行为、复杂度与失误,主要参与, 2010-2012

  973项目:面向长期空间飞行的航天员作业能力变化规律及机制研究,参加,2010-2015

  国防预研项目: 基于任务复杂度分级的训练支持系统研究, 主持,2009-2012

  其他横向项目:基于机器学习的产品反馈研究,人因学评估及系统确认研究等,负责人。

  研究描述

  人自动化交互研究:基于人与自动化协作模型,研究手控交会对接自动化水平对新手和专家的操作绩效、失误、脑力负荷和情境意识等的影响,分析了训练和自动化提高对接绩效和降低失误的现象及原因,得到了人和自动化的协同模式。

  人机团队智能规划方法研究:针对任务及网络指控等典型规划问题,进行认知任务分析,从而为人机的动态认知交互确定交互内容、时机和方式。在此基础上,开展支持动态认知交互的智能规划方法研究,提出具备高层控制接口的规划模型,确定人因要素的映射方法,设计对应的规划求解和解释生成算法,从认知决策知识嵌入、决策解释生成、动态适应认知状态变化三个方面支持人机动态认知交互的形成。

  机器人(臂)人机交互研究:分析了中国机器人(臂)技术现状,建立了空间认知绩效评价模型,研究了视角配置、系统延时等在协调和合作任务中对团队绩效的影响,试图研究人的认知特征分类,以及认知能力和操作绩效的关联等。以上研究将为机器人(臂)的人机协同、双臂协调以及眼手协调等后续研究提供一定理论支持。

  认知任务分析及绩效评价研究,基于认知任务进行了飞船驾驶训练方法研究。针对应急故障操作,提出了两种任务复杂度评价方法,并进行了绩效评价研究,进而基于操作复杂度建立了训练效果评价模型,设计得到训练支持系统等。

  空间认知相关研究,结合手控交会对接进行了认知过程分析,明确了多图像信息点的选择性注意和知觉判断等空间认知过程,设计实现了认知/决策失误捕捉软件,用于分析手控交会对接过程中认知错误发生频率和类型,并对新手和专家的认知失误进行了主观调查和生理指标分析。

  多通道脑力负荷评价研究,基于人的信息加工模型明确了手控交会对接认知决策过程,分析了不同认知环节因占用不同的认知资源而产生不同水平的脑力负荷。对脑力负荷评价中常用的评价指标和方法进行分析和讨论,确定了包括绩效指标、生理指标和主观指标的多通道脑力负荷评价指标,通过实验建立了多通道脑力负荷评价模型。

  人在回路实验研究,在任务操作可靠性相关研究中,对任务复杂度、训练方法、睡眠剥夺、航天器控制界面和控制模式对操作绩效的影响进行实验研究,为载人飞船人机界面设计和航天员选拔与训练提供了理论指导。在美国留学期间参加了空中交通管制的控制系统研究,分析探讨提高操作效率和安全性的自动化辅助决策界面,并进行了任务复杂度分析。

  附:部分论著

  译著:

  张宜静等,人-技术交互的自适应性观点:认知工程和人计算机交互的方法及模型,国防工业出版社。

  论文:

  Niu J.W., Geng H, Zhang Y.J.*, Du X.P.. Relationship between automation trust and operator performance for the novice and expert in spacecraft rendezvous and docking (RVD). 2018 (SCI).

  Pan D, Zhang Y.J.*, Li Z. The effects of task complexity and spatial ability on teleoperation performance. International Conference on Human-Computer Interaction 2017 (HCII 2017), Vancouver, Canada. (EI检索号:20173003972147)

  Liu M.D., Zhang Y.J.*, Zhu C, et al. Influence of Time Delay on Team Performance in Space Robotic Teleoperation[M]// Engineering Psychology and Cognitive Ergonomics. Springer International Publishing, 2016.

  Pan D, Zhang Y.J.*, Li Z. Predictive capability of cognitive ability and cognitive styles for spaceflight emergency operations performance. International Journal of Industrial Ergonomics, 54: 48-56,  2016. (SSCI)

  Pan, D., Zhang, Y.J.*, Li, Z., Tian, Z. Association of Individual Characteristics with Teleoperation Performance. Aerospace Medicine and Human Performance, 87(9), 2016. (SCI)

  Zhang, Y.J., Wang, M., Li, P.J., Wu, B., Weifen Huang, Shanguang Chen*. Space flight operation skills: Effects of operation complexity and training method. Human Performance in Space: Advancing Astronautics Research in China (supplement to Science). 2014.S2:42-45.

  Zhang, Y.J., Li, Z.Z., Liu, X.Y., et.al. Simulated Spaceflight Operations Under Sleep Deprivation and Confinement. Aerospace Medicine and Human Performance. 2015; 86(10):865-874 (SCI).

  Wu, B., Wang, M., Li, P.J., Zhang, Y.J., et al. Establishment of a 3P model for evaluating operation training efficacy in astronauts. Human Performance in Space: Advancing Astronautics Research in China (supplement to Science). 2014, S3:68-69.

  Xueyong Liu, Zhang, Y.J.*, Yu Tian, Weifen Huang, Wu, B., Jingyu Zhang. The Influence of Spatial Ability and Experience on Spacecraft Rendezvous and Docking Operation Performance[J]. Frontiers in Psychology, 2015, 6: 955(SSCI).

  Du, X.P., Zhang, Y.J.*, Wu, B. et al. How Automation Effect Mental Workload of Novice Operators in Space Rendezvous and Docking[M]//Engineering Psychology and Cognitive Ergonomics. Springer International Publishing, 2015: 317-326. (EI收录)

  Zhang, Y.J., Du, X.P., Liu, F. et al. The Effects of Guided Imagery on Heart Rate Variability in Simulated Spaceflight Emergency Tasks Performers. BioMed Research International, 2015. (SCI)

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  杜晓平, 张宜静*, 王焰磊, 吴斌. 载人航天中人自动化交互的应用及问题[J]. 人类工效学.

  王萌,张宜静*,邓华等. 基于认知任务分析的手控交会对接失误捕捉软件设计[J]. 工业工程与管理,2014,19(5):111-116.

  王萌,张宜静*,杜晓平等. 手控交会对接中操作者的情境意识和脑力负荷研究[J]. 载人航天,2014,20(4): 378-385.

  Wang, M., Zhang, Y.J.*, Wu, B.* et al. Effects of Spaceflight Operation Complexity and Training on Operation Error. In Proceeding of the 16th International Conference on Human-Computer Interaction (HCI International 2013), 2013 (EI收录).

  Li, P.J., Wu, B.*, Zhang, Y.J.* et al. Changes in Heart Rate Variability during Manual Controlled Rendezvous and Docking with Task Complexity. In Proceeding of the 16th International Conference on Human-Computer Interaction (HCI International 2013), 2013(EI收录).

  Zhang, Y.J.*, Yao, Z., Li P.J. et al. Research on Training Method of Manual Rendezvous and Docking in SHENZHOU-9 Manned Space Mission. In Proceeding of 63rd International Astronautical Congress, Naples, Italy. 2012.

  Chen, S.G.*, Wang, C.H., Zhang, Y.J.*, Tian, Z.Q., Tian, Y. and Jiang, G.H.. Human Factors Issues in Chinese Shenzhou-9 Manned Space Mission. In Proceeding of 63rd International Astronautical Congress, Naples, Italy. 2012

  Riddle, K., Kirlik, A.*, Talleur, D., Carbonari, R., Zhang, Y.J. et al. A Comparison of Visualization and Command-Based Decision Aiding in a Simulated Aircraft Departure Sequencing and Timing Task. In Proceeding of Human Factors and Ergonomics Society’s 56th Annual Meeting, Santa Monica, CA, 2012.

  Zhang, Y.J., Wu, B.*, Zhang, X., Wang, Q.P., and Liu, M.. Task Complexity related Training Effects on Operation Error of Spaceflight Emergency Task. In Proceeding of the 14th International Conference on Human-Computer Interaction (HCI International 2011), 2011 (EI收录).

  Zhang, Y.J., Zhang, X., Liu, M., Wang, Q.P. and Wu, B.*. Research on Astronaut Training Methods for Complicated Operation, In Advances in Human Factors, Ergonomics and Safety in Manufacturing and Service Industries, 2010.

  Zhang, Y.J.*, Li, Z.Z.*, Wu, B. and Wu, S.. A Spaceflight Operation Complexity Measure and its Experimental Validation. International Journal of Industrial Ergonomics, 2009, 39(5): 756-765. (SCI)

  张宜静,吴斌*,李志忠,王一,许嵩,吴甦, 航天应急故障操作程序复杂度度量方法研究, 宇航学报,第30卷, 第3期, 1225-1230页, 2009.

  Zhang, Y.J., Li, Z.Z.*, Liu, X.Y., Wu, B., Liu, F., Jing, X.L., Wang, J., Qin, H.B. and Wu, S.. Combined effects of sleep deprivation, narrow space, society isolation and high cognitive workload on Chinese’s cognitive ability. In Proceeding of the 12th International Conference on Human-Computer Interaction (HCI International 2009), 2009.

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