Ученые изобрели электронную временную татуировку на лице, предназначенную для измерения умственной нагрузки владельца, и надеются, что она поможет определить, когда людям, работающим под высоким давлением, например авиадиспетчерам, нужно сделать перерыв.
За последний год несколько громких катастроф высветили риски, связанные с переутомлением персонала. Одна из заметных трагедий произошла в январе, когда в результате столкновения в воздухе вертолета и пассажирского самолета погибли 55 человек. Это произошло в то время, когда штат вышки Национального аэропорта Рейгана был «не в норме», и одиночные авиадиспетчеры выполняли работу, обычно поручаемую нескольким диспетчерам.
Подобные инциденты выявляют ряд насущных проблем, в том числе необходимость создания более совершенных систем оценки умственной нагрузки на работах, требующих высокой концентрации внимания, рассказали Live Science ученые, создавшие новую «электронную татуировку». Исследователи описали свою новую систему в статье, опубликованной 29 мая в журнале Device.
Электронная татуировка работает, улавливая мозговые волны через лоб пользователя и используя эти данные для оценки умственных усилий, которые он прилагает. Создатели утверждают, что их система предлагает более быстрый и объективный подход по сравнению с существующими методами.
По словам соавтора исследования Наншу Лу, профессора инженерии Техасского университета (UT) в Остине, в настоящее время золотым стандартом оценки умственной нагрузки является самоотчет — другими словами, люди сами отслеживают свою усталость и сообщают, когда они устали. Но, к сожалению, «люди не очень хорошо умеют судить и оценивать свою умственную деятельность», — сказал Лу в интервью Live Science.
По этой причине исследователи ищут объективные физиологические маркеры умственной усталости, регистрируя активность мозга. Наименее инвазивным способом мониторинга активности мозга является электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод, при котором используются тщательно расположенные электроды для измерения электрических сигналов, пульсирующих по коже головы.
Обычные устройства для ЭЭГ выглядят как шапочки для душа, но для обеспечения стабильного соединения на кожу головы обычно наносится проводящее вещество, например специальный гель. Кроме того, от электродов шапочки к аппарату, собирающему электрические данные, тянется множество проводов, из-за чего участники выглядят так, будто на них надета миска с электрическими спагетти.
Новая система Лу, разработанная в сотрудничестве с соавтором и профессором инженерии UT Луисом Сентисом, использует одноразовую клейкую наклейку на полимерной основе — «татуировку» — подстраивающуюся под форму лица пользователя. Она соединена с легкой батареей и электродной системой, которая записывает мозговые волны со лба пользователя.
Мозговые волны бывают разной частоты, от медленных (дельта и тета) до более быстрых (альфа, бета и гамма). Предыдущие исследования связывали степень умственной нагрузки с различными паттернами этих мозговых волн.
Лу и Сентис провели небольшое экспериментальное исследование для проверки своего устройства. Шесть участников, надев шапочку, проходили тест на память, сложность которого повышалась в каждом раунде. По мере усложнения задачи мощность дельта- и тета-волн участников увеличивалась, а альфа-, бета- и гамма-волн — уменьшалась, что свидетельствует о повышенной умственной нагрузке.
Затем эти данные были переданы в модель машинного обучения, которая оценила умственную нагрузку, которую испытывал каждый участник при различных трудностях задачи. Полученные моделью оценки тесно коррелировали с данными о нагрузке участников, полученными с помощью опросника NASA Task Load Index.
Корреляция электронной татуировки с индексом NASA была «аналогична использованию датчика мозга с цельной крышкой», — сказал Сентис в интервью Live Science. Пот пользователей действительно помогал системе, снижая электрический импеданс и повышая точность записи с течением времени. «Она становится лучше, чем дольше вы ее носите», — сказал Герт Каувенбергс, профессор биоинженерии из Калифорнийского университета в Сан-Диего, который не принимал участия в исследовании.
Однако у нового подхода есть и недостатки. По словам Лу, в настоящее время система может записывать данные только с безволосой кожи, например со лба, в то время как обычные ЭЭГ-капсулы записывают данные с множества электродов по всему скальпу. Команда надеется преодолеть эту проблему, используя подход, при котором схемы на основе чернил печатаются непосредственно на коже головы.
Нынешняя система записывает данные в режиме реального времени, как стандартная ЭЭГ, но анализ этих электрических данных обрабатывается отдельно на компьютере. Лу говорит, что работники, занятые на работах, требующих высокого давления, вероятно, выиграют от живой оценки и обратной связи. Следующая цель команды — встроить нейронную сеть — еще один тип модели искусственного интеллекта — в чип Bluetooth татуировки. Это позволит записывать и анализировать данные полностью внутри самой татуировки.
«Будь то пилоты или водители, управляющие роботизированными системами — мы, вероятно, будем наблюдать повышенную умственную нагрузку на людей, выполняющих критически важные задачи», — говорит Сентис. «Я вижу, что эти датчики будут использоваться в реальном времени очень скоро», — сказал он.
Каувенбергс согласился с тем, что технология может быть готова к коммерческому применению, но он сомневается, что работодатели и сотрудники будут готовы принять такую навязчивую технологию во имя безопасности.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Visited 1 times, 1 visit(s) today
