Новое исследование представляет беспроводную электронную татуировку на лбу, которая декодирует мозговые волны для измерения умственного напряжения без громоздких головных уборов.
На стрессовых работах, таких как управление воздушным движением и медицина, небольшой просчёт может иметь серьёзные последствия. Очень важно убедиться, что ключевой персонал способен работать в полную силу, и новые исследования могут оказать большое влияние на решение этой задачи.
Новая технология может помочь отслеживать умственную нагрузку таких работников, как авиадиспетчеры, хирурги, водители грузовиков и другие.
«Технологии развиваются быстрее, чем человеческая эволюция. Наши умственные способности не могут идти в ногу и могут легко перегружаться», — говорит Наньшу Лу, соавтор исследования из отдела аэрокосмической инженерии и инженерной механики Техасского университета в Остине.
«Существует оптимальная умственная нагрузка для оптимальной производительности, которая отличается у разных людей».
Люди работают лучше всего в когнитивной зоне «золотого сечения», не перегруженные и не скучающие. Поиск этого баланса является ключом к оптимальной производительности.
Текущая оценка умственной нагрузки основана на индексе рабочей нагрузки NASA — это длинный и субъективный опрос, который участники заполняют после выполнения заданий.
Беспроводная альтернатива
Электронная татуировка предлагает объективную альтернативу, анализируя электрическую активность мозга и движения глаз, также известные как электроэнцефалография (ЭЭГ) и электроокулография (ЭОГ).
В отличие от шапочек ЭЭГ, которые громоздки, с болтающимися проводами и покрыты липким гелем, беспроводная электронная татуировка состоит из лёгкого батарейного блока и ультратонких датчиков. Эти датчики имеют волнистые петли и катушки, что позволяет им растягиваться и плавно прилегать к коже для комфорта и чистоты сигнала.
«Удивительно то, что у шапочек ЭЭГ, хотя и имеется больше датчиков для разных областей мозга, никогда не бывает идеального сигнала, потому что форма головы у всех разная», — говорит Лу.
«Мы измеряем черты лица участников, чтобы изготовить персонализированные электронные татуировки и убедиться, что датчики всегда находятся в нужном месте и получают сигналы».
Результаты исследования
Исследователи испытали электронную татуировку на шести участниках, которые выполняли задание на память, сложность которого увеличивалась. По мере роста умственной нагрузки у участников наблюдалась более высокая активность в тета- и дельта-волнах мозга, сигнализирующая о повышении когнитивной нагрузки, в то время как активность альфа- и бета-волн снижалась, что указывало на умственную усталость.
Результаты показывают, что устройство может обнаруживать, когда мозг испытывает трудности. Устройство не только обнаруживает, но и может предсказывать умственное напряжение. Исследователи обучили компьютерную модель оценивать умственную нагрузку на основе сигналов от электронной татуировки, успешно различая разные уровни умственной нагрузки.
Стоимость
Стоимость является ещё одним преимуществом. Традиционное оборудование ЭЭГ может стоить более 15 000 долларов, в то время как чипы и батарейный блок электронной татуировки стоят 200 долларов, а одноразовые датчики — около 20 долларов каждый.
«Низкая стоимость делает устройство доступным», — говорит Луис Сентис, соавтор исследования из UT Austin. «Одно из моих желаний — превратить электронную татуировку в продукт, который мы сможем носить дома».
Хотя электронная татуировка работает только на безволосой коже, исследователи работают над тем, чтобы объединить её с датчиками на основе чернил, которые работают на волосах. Это позволит обеспечить полное покрытие головы и более комплексный мониторинг мозга.
Команда надеется, что эта технология улучшит понимание взаимодействия человека и машины, поскольку роботы и новые технологии всё чаще появляются на рабочих местах и в домах.
«Мы давно следим за физическим здоровьем работников, отслеживая травмы и напряжение мышц», — говорит Сентис.
«Теперь у нас есть возможность отслеживать умственное напряжение, которое раньше не отслеживалось. Это может коренным образом изменить подход организаций к обеспечению общего благополучия своих сотрудников».
Исследование опубликовано в журнале Device.
Источник: UT Austin.