Nicodemo Angì

HMI automotive, le interfacce della discordia

Le automobili moderne sono così informatizzate e connesse che parlare di strumentazione di bordo è ormai riduttivo. Il dialogo fra veicolo e occupanti, infatti, si svolge - e si svolgerà sempre più - per mezzo di HMI, versatili Human Machine Interface

Praticità e "amichevolezza" devono essere sempre dalla parte degli utenti - il software dei computer è il più cristallino degli esempi in tal senso - e la cosa diventa ancor più critica negli impieghi automotive.
Le Human Machine Interface (HMI) dei veicoli dovrebbero non soltanto essere facili da usare, come un buon software di gestione, ma non dovrebbero aumentare il "carico di lavoro" di chi è al volante perché l'attenzione verso la strada e la guida non dovrebbero mai essere distolte: dalla strumentazione, per esempio, ma anche dalla gestione dei telefoni cellulari e di apparati come la climatizzazione o l'impianto audio.

Qualche numero può aiutare a capire quanto la distrazione alla guida sia pericolosa. Questi risultati sono reperibili su Distraction.gov, il sito ufficiale usato dal governo degli Stati Uniti per divulgare informazioni sulla pericolosità della guida "distratta".
Un primo dato riguarda i giovani: il 21 per cento dei guidatori al di sotto dei 19 anni coinvolti in incidenti mortali era distratto dai telefoni cellulari e questo drammatico fenomeno è il corollario del fatto che negli Stati Uniti, in qualsiasi momento del giorno, circa 660.000 guidatori utilizzano i cellulari o manipolano dispositivi elettronici mentre guidano.
Altro dato inquietante è il tempo impiegato per raggiungere un cellulare o ricevere/leggere un messaggio, un intervallo di tempo di 4-5 secondi che, alla velocità di 55 miglia l'ora (il limite di molte strade americane, che equivale a 88,5 km/h), sono sufficienti a percorrere la lunghezza di un campo di football.
Un quarto dei ragazzi risponde a un messaggio di testo una o più volte mentre guida e un buon 20 per cento dei giovani e il 10 per cento dei genitori ammettono di aver avuto vere e proprie conversazioni, ossia l'invio e la lettura di più messaggi, mentre era al volante.

Il problema non lascia certamente indenne il Vecchio Continente, né i Paesi in via di sviluppo, e va quindi affrontato in tempi brevi: anche se le automobili a guida autonoma - potenzialmente immuni alla questione - dovessero essere messe in vendita fra pochi anni, la loro diffusione iniziale sarebbe minima e quindi anche il loro contributo alla sicurezza.
Una delle sfide maggiori è dunque capire quali sono le funzioni che effettivamente migliorano l'esperienza di guida senza incorrere in effetti negativi quali l'indurre i conducenti a usare dispositivi "esterni" come smartphone, tablet, player multimediali ecc.
Altra decisione importante riguarda come integrare queste funzioni con le interfacce vista la continua evoluzione delle HMI disponibili, già ora e ancor di più in futuro, alla luce della flessibilità concessa dalle moderne strumentazioni display based.
La scelta di un'interfaccia s'intreccia, inoltre, con la necessità che essa abbia un family feeling, ossia rispecchi e rispetti il DNA del costruttore, differenziandosi da quello degli altri. Abbiamo così tutta una varietà di HMI: touch screen, manopole, sistemi di riconoscimento vocale, gesture control e anche head-up-display nel campo visivo del guidatore.

L'esigenza di evidenziare il quid di un certo marchio può però rappresentare un potenziale problema per chi cambia spesso automobile, come chi viaggia per lavoro e noleggia veicoli: quanto lunga sarà la sua "curva di apprendimento"?
Queste difficoltà sembrano indicare la necessità di una qualche forma di standardizzazione delle HMI, qualcosa che prevedibilmente starà alla standardizzazione delle spie delle luci e delle frecce come una tigre sta ad un micio domestico.
Con tutte le difficoltà del caso, si dovrà arrivare a linee guida per la progettazione e lo sviluppo HMI e, prima ancora, alla definizione operativa di misure e statistiche delle performance di guida. Un passo avanti in questo campo esiste già e sono le norme SAE J2944, un work in progress intitolato "Operational Definitions of Driving Performance Measures and Statistics".

Tra le HMI più moderne e articolate attualmente in produzione, che analizzeremo di seguito, si può notare un certo grado di complessità dato da dispositivi di input e visualizzazione compositi. Le si può dividere grossomodo in 2 tipologie differenti: quelle che usano come input principale il touch screen e quelle che "preferiscono" soluzioni più classiche, come manopole e pulsanti; una contaminazione è però presente, perché si registra una certa diffusione di superfici touch che fanno parte degli organi di comando o posizionate nelle loro vicinanze.

Audi Virtual Cockpit
La casa dei quattro anelli offre una versatile interfaccia basata su display da 12,3 pollici con il quale è possibile interagire con il sistema MMI, un insieme di manopole e pulsanti che permettono di navigare fra i vari menu.


La plancia dell'Audi TT con la strumentazione a display

La versione Touch permette poi di usare la gesture multi-touch sulla parte superiore della manopola di controllo, facilitando ad esempio lo scroll e lo zoom di liste e mappe.
È anche possibile usare la parte superiore della manopola come un mouse: toccando la parte sinistra si aprirà il menu delle funzioni, mentre agendo su quella destra si visualizzeranno le opzioni disponibili, relative al contesto nel quale ci si trova.


Questa è soltanto una delle possibili configurazioni che può assumere la strumentazione display-based dell'Audi TT

Il display, con frequenza di 60 fotogrammi/secondo, ha vari tipi di visualizzazioni ed è pilotato da un processore NVIDIA Tegra 3, in modo da avere movimenti delle "lancette" fluidi e ben definiti. Al centro del cruscotto c'è presente un altro display, a scomparsa, usato per visualizzare le informazioni del sistema multimediale, del navigatore, dei servizi online e altro; esso viene anche usato per impostare diversi parametri dell'auto.


Il display centrale del sistema Audi Connect

I pulsanti "fisici" sono pochi, e diversi di loro sono inseriti nelle bocchette della ventilazione e nelle razze del volante, dando un aspetto molto pulito alla plancia; sono presenti i comandi vocali. Di serie o a richiesta si può avere anche l'Hotspot che permette di condividere, via Wi-Fi, la connettività delle rete cellulare.

Renault R-Link2
La casa francese ha creduto da subito nelle potenzialità delle HMI basate su display touch screen: il suo sistema R-Link risale infatti al lancio della Nuova Clio e si è poi esteso ad altre vetture della gamma, arrivando alla versione 2 con schermo verticale. R-Link 2 conserva il controller rotativo della versione 1 (affiancato da alcuni pulsanti-scorciatoia) ma Renault lo ha spostato sul tunnel centrale, in posizione molto più comoda e che non costringe a staccare la spalla dal sedile. In quest'area sono sistemati anche il tasto che aziona il freno di stazionamento elettrico e i comandi del Cruise Control.


L'abitacolo della Renault Espace con il display del sistema R-Link2

Il display tattile permette di limitare considerevolmente i comandi fisici nella plancia, che si presenta infatti molto pulita: rimangono solo i comandi del clima, i pulsanti della chiusura centralizzata e delle 4 frecce.


Il display che gestisce i display. Accade nella Renault Espace con R-Link2

Rimane la possibilità di scaricare app e usare il sistema per interfacciarsi con il proprio smartphone. Anche la strumentazione è "virtuale", ossia visualizzata su un display invece di avere quadranti reali; non mancano poi i pulsanti al volante e i comandi vocali.


La fusione di elettronica, informatica e meccanica è ormai completa. Da questa schermata dell'R-Link 2 è possibile gestire anche i gruppi meccanici


Tesla (Model S e X)
Le HMI di queste automobili elettriche rispecchiano appieno l'innovatività del marchio e del suo fondatore Elon Musk, che non a caso proviene dal digitale.


Il grande display centrale della Tesla Model S non passa certo inosservato

Se il quadro strumenti virtuale implementato con un display non è una cosa così particolare, il display centrale touch si distingue per essere uno dei pochi a sviluppo verticale, per giunta di dimensioni "esagerate": schermi da 17 pollici non sono così facili da trovare sulle automobili.


La strumentazione della Tesla Model S è implementata con un display

La sua adozione ha permesso di eliminare quasi del tutto i pulsanti fisici, dato che ha centralizzato sia le informazioni (gestione dell'energia, accesso a Internet, contenuti multimediali, statistiche varie, mappe e altro ancora) sia le regolazioni classiche, controllando climatizzazione, sistema multimediale, assetto dell'auto, luci interne e molto altro ancora.


Un display così grande permette di avere tutto sott'occhio: dall'alto verso il basso vediamo la mappa del navigatore, i controlli dell'autoradio e i comandi della climatizzazione

L'interfaccia uomo macchina prevede anche comandi al volante e controlli vocali, ma le dimensioni del display e la presenza di pratici slider virtuali per le regolazioni rendono il sistema molto facile da usare.

FCA Uconnect
Anche il gruppo FCA ha sviluppato interfacce uomo macchina di tipo "moderno", ossia adatte a chi ha dimestichezza con tablet e smartphone. Esse permettono di controllare il sistema Uconnect, che può arrivare a livelli di completezza abbastanza alti, anche se alcuni servizi - come la navigazione libera su Internet o l'hotspot Wi-Fi - non sono disponibili.


FCA è italo-americana e quindi il suo Uconnect è presente anche su Dodge RAM

Le interfacce sono di tipi diversi perché i sistemi si sono evoluti molto nel corso del tempo. I più moderni sono quelli contrassegnati dalla dicitura "Live", perché consentono di usare dinamicamente le applicazioni - quali Facebook, TuneIn, Deezer, TomTom Live e altre - perché aggiornate grazie alla connettività del cellulare.


Immagine che illustra l'integrazione di Uconnect con i social network

Ad oggi i servizi Live sono disponibili sui complessi multimediali con display da 5, 6,5 e 7 pollici, almeno nei modelli per l'Europa. Caratteristica comune delle HMI del gruppo FCA è l'aver conservato, anche nelle versioni con touch screen, un certo numero di pulsanti fisici, cosa che sembra sensata perché permette un azionamento più immediato.


Grazie alle app, anche gli smartphone diventano parte delle HMI

Sulle versioni più moderne si nota un certo aumento delle dimensioni dei display, arrivato ad esempio a 7 pollici sulla pur compatta 500S, a tutto vantaggio della facilità di lettura e comando. Sono presenti i comandi al volante ed il controllo vocale, nonché servizi di monitoraggio delle prestazioni (Alfa Performance), dello stato dell'auto (my:car) e della guida ecologica (eco:Drive).

BMW ConnectedDrive
Decisamente completi e di alto livello i servizi e le HMI BMW ConnectedDrive, che permettono di ottenere informazioni sulla vettura e sui servizi BMW oltre che di interagire con il mondo esterno.


Il menu principale dei servizi BMW ConnectedDrive

Sono infatti consultabili bollettini meteo e del traffico, informazioni georeferenziate come Bancomat o farmacie nelle vicinanze e la fruizione di servizi di streaming come Deezer o Napster. Abbondanti sono poi le informazioni sull'automobile, i servizi di assistenza alla guida e i pacchetti che li contengono, che permettono di modulare i costi e la completezza dei servizi stessi. Molti di questi servizi sono disponibili su tutta la gamma, ma le interfacce uomo macchina variano a seconda dei modelli, con una graduale introduzione della strumentazione virtuale con display al salire nella gamma.


BMW propone anche il gesture control per gestire la piattaforma ConnectedDrive

In generale il display non è touch, ma i modelli superiori possono averlo, anche con l'abbondante diagonale di 10,2 pollici. Comune a tutta la gamma è invece il controller rotativo, anche con superfici touch, affiancato da alcuni pulsanti.


BMW propone anche il gesture control per gestire la piattaforma ConnectedDrive

L'interfaccia può prevedere anche gesture control nei modelli top e persino un piccolo display nella "chiave" dei modelli più prestigiosi, oltre a varie app che permettono di colloquiare con l'auto tramite lo smartphone e la SIM di bordo. Fra gli accessori opzionali si segnala l'Head-up-Display e l'Hotspot Wi-Fi compatibile anche con SIM LTE, che si inserisce in uno spazio accessori posizionato sotto il bracciolo anteriore; non mancano pulsanti al volante e comandi vocali.

Mercedes (Classe S ed E)
Le HMI Mercedes sono sempre state piuttosto classiche, non prevedendo ad esempio controlli sul touch screen. Nel tempo però il suo sistema COMAND Online si è evoluto ed ha acquistato interfacce uomo-macchina sempre più evolute. Il display centrale ha, a richiesta, la tecnologia Splitview, che permette di far visualizzare al guidatore e al passeggero informazioni diverse (il navigatore al primo e un film al secondo, per esempio) grazie ad una "maschera" attiva.


Nel lussuoso abitacolo della Mercedes Classe S spiccano i grandi display da 12 pollici della strumentazione e del COMAND Online

Nelle nuove Classe E e Classe S il controller affianca alla manopola e ai pulsantiun poggiamano con superficie touch. Essa supporta il multitouch e restituisce un feedback tattile se il cursore arriva in un campo attivo e quando i dati inseriti sono stati recepiti.I display di queste raffinate berline possono essere 2, da ben 12 pollici ciascuno.


L'evoluto controller delle Mercedes top integra superfici touch con feedback tattile, controller rotativi e pulsanti classici

Uno è dedicato alla strumentazione virtuale e un altro, posizionato al centro del cruscotto, si occupa della visualizzazione di una miriade di informazioni e parametri da regolare oltreché della navigazione su Internet, possibile a vettura ferma. I comandi vocali sono presenti e il software di riconoscimento vocale da essi utilizzato, insieme al sintetizzatore Text-to-Speech, permette di ascoltare email e messaggi di testo, nonché di dettare a voce le risposte.


Un esempio di versatilità della strumentazione display based delle grosse berline Mercedes

Di serie, o fra lo sterminato catalogo di accessori, troviamo Hotspot Wi-Fi LTE o 3G e pairing di cellulari tramite NFC (tecnologia che può essere usata come chiave elettronica per aprire l'auto e avviarla). Lo smartphone può inoltre trasformarsi in un terminale remoto, grazie ai servizi "Mercedes me connect" per il tracking del veicolo a distanza, la programmazione del riscaldamento ausiliario e tante altre funzioni.
Una pluralità di HMI, quindi, in grado di soddisfare le esigenze dell'evoluto cliente di queste vetture che del segmento premium non hanno solo il lusso ma anche una dotazione tecnologica all'avanguardia.

Qualche parola di commento alla fine di questa succinta rassegna. Prima di tutto si può notare che i costruttori premium siano meno propensi ad usare display touch anche se li stanno pian piano introducendo. I marchi meno esclusivi sono invece partiti direttamente, o quasi, con questo tipo di HMI, che ha consentito loro di creare plance meno "affollate" e quindi probabilmente capaci di una gestione più sciolta dei comandi.

Rimane il fatto che le automobili di oggi, grazie al sostanzioso contributo dell'elettronica e dell'info-telematica, permettono una miriade di regolazioni e opzioni: sicuramente i costruttori ne inibiscono molte a veicolo in movimento, ma il rischio di un "carico cognitivo" eccessivo rimane e occorrerà proseguire nella strada di una qualche standardizzazione e l'emanazione di norme condivise per evitarlo.

Nicodemo Angì

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