基于团队认知工作分析的海事自主水面船舶协同决策建模与网络拓扑研究

为解决海事自主水面船舶(MASS)团队协作中责任划分模糊、任务设计缺陷及信息传递低效等问题，研究人员采用团队认知工作分析(TCWA)和复杂网络理论，构建了包含24节点115边的任务网络模型，通过8种节点重要性排序方法识别出M7、M3等关键节点。研究发现基于介数中心性的针对性攻击会使网络在16.7%节点失效时快速崩溃，为MASS团队任务设计提供了系统性分析框架。

　　

随着全球航运业向智能化发展，海事自主水面船舶(MASS)的部署成为重要趋势。然而，远程操作带来的团队协作挑战日益凸显：责任划分模糊、任务设计缺陷以及长距离通信导致的信息传递低效，可能放大传统船舶操作中的人类因素风险。尽管现有研究在MASS的路径规划、避碰算法等方面取得进展，但缺乏对操作团队的系统性分析方法。针对这一空白，Juncheng Tao等研究团队在《Regional Studies in Marine Science》发表研究，提出了融合定性建模与定量网络分析的双阶段框架。

研究采用团队认知工作分析(TCWA)和复杂网络理论相结合的方法。首先通过团队工作域分析(TWDA)构建五层抽象层次模型，明确责任划分；利用改进的团队层次任务分析(Team-HTA)解构宏观任务；基于决策轮模型建立包含24个节点、115条边的有向网络。随后运用3种个体指标（度中心性、接近中心性、介数中心性）和5种混合算法（TOPSIS、HITS、PageRank等）进行多维度节点排序，并通过基于蓄意攻击的鲁棒性分析验证关键节点。

研究结果部分，网络拓扑分析显示：节点M7（船长与船员通信）具有最高度中心性(0.811)，而节点C2（船员间通信）的介数中心性最突出。混合算法交叉验证发现，M7、M3（船长危险判定）、C2等6个节点构成网络关键枢纽。鲁棒性测试表明：基于介数中心性的攻击最具破坏性，当16.7%节点失效时网络可达性骤降，54.2%节点失效时系统近乎瘫痪。SI模型验证显示关键节点能在3个时间步内感染50%网络节点。

在讨论部分，研究揭示了三个核心发现：1）船长在ROC（远程操作中心）中的决策节点承担着信息整合与分发的"枢纽"功能；2）ASS（自主船舶系统）的警报传输节点(A7)表现出最强的信息辐射能力；3）网络结构冗余不足，关键节点失效会导致级联崩溃。这些发现为MASS人机交互(HMI)设计提供了量化依据，特别是明确了船长工作界面的信息优先级。研究创新性地将认知工作分析与复杂系统理论结合，未来可扩展至动态加权网络建模，以更全面反映任务复杂度与人员认知负荷的交互影响。该框架不仅适用于MASS，也为其他高风险领域的团队协作分析提供了方法论参考。