Competence-based Pilot Training

The combination of technical innovations (assistance systems, automation, etc.) and rigid standardization (checklists, process-oriented structures) - both in flight practice and in pilot training - have led to a continuous, sustainable improvement in flight safety in recent decades. However, current statistics show that 50% of all fatal accidents are due to pilot error, i.e. to humans as the weak point in the chain. This indicates that in order to achieve further improvements in flight safety, other, innovative approaches that take people into account and provide optimal support are required.
The current, elitist pilot training process is largely based on flight hours completed as a measure of achieved competence, a conclusion that is based on generalized experience and not on evidence-based, individualized measurements. Digitalization (Aviation 4.0) and the associated technical innovations now offer the opportunity for the first time to develop assistance systems that enable a deeper understanding of human perception and processing processes, and can thus help to recognize and avoid errors in attention behavior. Such Attention Aware Systems (AAS) are able to sensorily detect and model the cognitive states of users in order to then document them or intervene in a controlling manner.
The aim of the Airtention project is to develop such an assistance system - in a first step - for pilot training, with the intention of obtaining an assessment of the trainees' learning progress in various key skills by modeling human attention. Such a system enables the fundamental step from a standardized completion of hours as a form of proof of skills to real competency and evidence-based training methods.
The assistance system includes the following functionalities:
- Development of a technical, sensor-based system (mobile eye tracker)
- Recording, modeling and evaluation of the trainee's current attention (visual attention, cognitive load, interaction analysis)
- Direct (online) feedback to trainers and training recommendations to test subjects
- Optimal support for the trainee (limit load without overload)
The expected impact of the project is (i) the reduction of the early drop-out rate in training (cost reduction), (ii) individualization of training (cost reduction, efficiency improvements, shortening of the individual simulator training time but increasing the individual training benefit), and (iii) strengthening the position as an innovation driver at the industrial and regulatory level and thereby establishing the pioneering role in the future development of pilot training.

[Original text]
"Competence-based Pilot Training"
Die Kombination aus technischen Innovationen (Assistenzsysteme, Automatisierung, etc.) und einer rigiden Standardisierung (Checklisten, Prozess-orientierten Strukturen) – sowohl in der Flug-Praxis als auch in der Pilotenausbildung –  haben in den letzten Jahrzehnten zu einer kontinuierlichen, nachhaltigen Verbesserung der Flugsicherheit geführt. Jedoch zeigen aktuelle Statistiken, dass 50% aller fatalen Unfälle auf Pilotenfehler, also auf den Menschen als Schwachpunkt in der Kette, zurückzuführen sind. Dies weist darauf hin, dass um eine weitere Verbesserung der Flugsicherheit zu erreichen, andere, innovative Ansätze, die auf den Menschen eingehen und optimal unterstützen, erforderlich sind.
Der aktuelle, elitäre Piloten-Ausbildungsprozess basiert zu weiten Teilen auf geleisteten Flugstunden als Messgröße erreichter Kompetenz, ein Rückschluss der auf verallgemeinerten Erfahrungswerten und nicht auf Evidenz-basierten, individualisierten Messungen beruht. Die Digitalisierung (Aviation 4.0) und die damit verbundenen technischen Innovationen bieten nun erstmals die Möglichkeit, Assistenz-Systeme zu entwickeln, die ein tiefergehendes Verständnis menschlicher Wahrnehmungs- und Verarbeitungsprozesse ermöglichen, und damit helfen können, Fehler im Aufmerksamkeitsverhalten zu erkennen und zu vermeiden. Solche Attention Aware Systems (AAS) sind in der Lage kognitive Zustände von Nutzern sensorisch zu erfassen, zu modellieren, um dann zu dokumentieren oder steuernd einzugreifen.
Das Ziel des Airtention Projektes ist, ein solches Assistenzsystem – im ersten Schritt – für die Pilotenausbildung zu entwickeln, mit der Intention, über eine Modellierung der menschlichen Aufmerksamkeit, eine Einschätzung des Lernfortschritts der Auszubildenden in verschiedenen Schlüsselkompetenzen zu erhalten. Ein solches System ermöglicht den fundamentalen Schritt von einer standardisierten Ableistung von Stunden als Form des Nachweises von Fähigkeiten, hin zu echten Kompetenz- und Evidenz-basierten Trainingsmethoden.
Das Assistenzsystem umfasst folgende Funktionalitäten:
- Entwicklung eines technischen, sensor-basierten Systems (mobiler EyeTracker) 
- Erfassung, Modellierung und Evaluierung der momentanen Aufmerksamkeit (visuelle Aufmerksamkeit, kognitive Last, Interaktionsanalyse) des Auszubildenden 
- Direktes (Online-)Feedback an Ausbilder und Trainings-Empfehlungen an Probanden
- Optimale Förderung des Auszubildenden (Grenzbelastung ohne Überlastung), 
Der daraus erwartete Impact des Projektes ist (i) die Reduktion der frühzeitigen Drop-out Rate in der Ausbildung (Kostensenkung), (ii) Individualisierung des Trainings (Kostensenkung, Effizienzsteigerungen, Verkürzung der individuellen Simulator-trainingszeit jedoch Erhöhung des individuellen Trainingsnutzens), sowie (iii) Stärkung der Position als Innovationstreiber auf industrieller und regulatorischer Ebene und dadurch die Etablierung der Vorreiterrolle bei der künftigen Entwicklung des Pilotentrainings.