Neurotechnologie für menschzentrierte Sicherheit und Resilienz

In komplexen sicherheitsrelevanten Kontexten und während der Interaktion mit digitalen Infrastrukturen entscheiden kognitive und affektive Faktoren über die Bedienbarkeit und Resilienz von Mensch-Technik-Systemen:

• Wie beeinflussen mentale Zustände die Bedienung komplexer Technologien? 
• Wie lassen sich Teamaufmerksamkeit, Rollenverteilung und kollektive Belastung in dynamischen Einsatzszenarien objektiv erfassen, steuern und optimieren? 
• Und wie lässt sich der Einsatz von XR-Technologien in Kombination mit Neurotechnologie zur Entwicklung adaptiver Lern- und Trainingsformate nutzen?

Sicherheit ist nicht nur eine Frage technischer Systeme, sondern ein Zusammenspiel aus Fähigkeit, Wissen und Organisation. In einer Welt multipler Herausforderungen – von Cyberangriffen über geopolitische Spannungen bis hin zu klimabedingten Risiken – benötigen Wirtschaft, Verwaltung und Sicherheitsakteure vertrauenswürdige Partner. Für menschzentrierte Sicherheit und organisationale Resilienz verbindet das Fraunhofer IAO interdisziplinäre Forschung, angewandte Technologielösungen und verantwortungsbewusste Implementierungsstrategien.

Wir begleiten sicherheitsrelevante Einrichtungen, Behörden und Unternehmen in Change- und Transformationsprozessen. Ziel ist die objektive Identifikation und Verbesserung kognitiver Leistungsindikatoren auf individueller und Team-Ebene sowie die Entwicklung kundenspezifischer Lösungen für sicherheitskritische Arbeitsprozesse.

• Steigerung der Effektivität sowie Arbeitszufriedenheit und Flexibilität 
  Die kognitiven Kapazitäten des Menschen sind in einer optimalen Balance aus Beanspruchung und Fähigkeitsniveau
• Entlastung 
  Reduzierung des kognitiven Aufwands durch unterstützende Technologiesysteme, wodurch mehr kognitive Ressourcen für komplexere Aufgaben für den Bedienenden geschaffen werden können
• Sicherheit 
  Mögliche Fehler oder Unsicherheiten werden frühzeitig erkannt und durch eindeutige Signale kommuniziert und direkt in Warnsysteme integriert
• Bedienbarkeit
  Förderung durch proaktive Unterstützung in der Interaktion mit autonomen und adaptiven Systemen
• Ableitung kontextsensitiver Risiko- und Belastungsindikatoren Systeme werden mit Informationen von situations- und umgebungsspezifische Datenschwankungen angereichert

Wir kombinieren verhaltens- und neurophysiologische Daten zur Vorhersage von kognitiven Prozessen. Relevante kognitive Prozesse sind u. a. Verständnis, Belastung und Wahrnehmung des Individuums sowie geteilte Aufmerksamkeit, situatives Bewusstsein und Belastungsausgleich in Einsatzteams. Ziel ist die Ableitung objektiver Metriken und Entwicklung adaptiver Assistenzsysteme, die Interaktion, Teamkoordination und Kommunikation kontextsensitiv verbessern. Einsatzbereiche sind mitunter sicherheitskritische Operationen, Teleoperation und koordinierte Rettungs- und Verteidigungsszenarien.

1. Situationsbewusstsein und Risikomanagement  Situationssensitive Monitoring-Systeme erkennen Aufmerksamkeit und Belastung, um Risiken frühzeitig zu erfassen und Fehlentscheidungen zu reduzieren.

2. Team-Metrics für Effektivität und Zusammenarbeit  
   Analysen verschiedener Datenquellen quantifizieren geteilte Aufmerksamkeit und Rollenwechsel, um Teamkoordination, Kommunikation und Performanz zu verbessern.

3. Neuroadaptive Simulation und Training  
   Mixed-Reality- und Biofeedback-Trainings fördern Aufmerksamkeit, Entscheidungsfähigkeit und Stressresilienz in hochdynamischen Szenarien.

4. Mensch-Maschine-Teaming
   Adaptive Kooperationsmodelle zwischen Mensch und KI optimieren Rollen, Vertrauen und Entscheidungsdynamiken in sicherheitskritischen Operationen.

Aufbauend auf wissenschaftlich fundierten Methoden nutzt das IAO datengetriebene Technologien, die Prozesse nicht nur begleiten, sondern objektiv messbar machen. In immersiven XR-Trainingsumgebungen werden Aufmerksamkeitsverläufe, mentale Belastung und Lernfortschritt über Neuro- und Verhaltensdaten in Echtzeit analysiert. Diese Daten fließen in adaptive Lernsysteme, die Trainingsinhalte dynamisch an den individuellen Lern- und Belastungszustand anpassen, ein Ansatz, der die Wirksamkeit von Lernprozessen erheblich steigert. Damit erweitert das IAO das Kompetenzmanagement von einer rein organisatorischen zu einer neuro- und kognitionswissenschaftlich fundierten Systemkompetenz: Lern- und Anpassungsfähigkeit werden messbar, Feedback-Loops unmittelbar, Resilienztrainings wirksam. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für leistungsfähige, widerstandsfähige und lernende Organisationen – sowohl in der Wirtschaft als auch im Bevölkerungsschutz und in der Verwaltung.

• Systematische Erfassung und Analyse verhaltens- und psychophysiologischer Messwerte in kundenspezifischen Einsatzszenarien:
  • Kognition: EEG, fNIRS
  • Verhalten: Eye-tracking, Verhaltensmessungen
  • Körper: EKG, EMG, EDA
  • Empfinden: Fragebögen und strukturierte Interviews
• Ableitung von Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Team-Performanz durch:
  • Individuelle Profilerstellung basierend auf neuro- und verhaltensphysiologischen Indikatoren
  • Kontextbezogene Analyse geteilter Aufmerksamkeit, situativen Bewusstseins und Belastungsausgleichs
• Individualisierte Trainingsformate mittels
  • Immersiver XR-Simulationen kombiniert mit Neurotechnologie
  • Adaptive Trainings- und Anwendungssettings durch Biofeedback

1. Systemkompetenz
   Ganzheitliche Integration von Mensch, Technologie und Organisation.
2. Interdisziplinarität 
   Verknüpfung von Neurowissenschaft, Informatik, Kognitions- und Ingenieurwissenschaft.
3. Anwendungsorientierung
   Über 40 Jahre Erfahrung in der Zusammenarbeit mit Wirtschaft und öffentlicher Hand.
4. Verantwortungsethik 
   Implementierung verantwortungsvoller Forschung (»Responsible Research and Innovation«).
5. Vertrauenswürdigkeit
   Neutralität, wissenschaftliche Exzellenz und ethisch fundierte Beratung.